认知无线传感器网络(Cognitive Radio Sensor Networks,CRSN)是近年来无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)发展新方向。同时CRSN也同样面临能量有限和频谱管理问题,由于传统WSN路由协议和认知无线电网络(Cognitive Radio Networks,CRN)路由协议的局限性,设计能够适用于CRSN的路由协议成为当前研究的热点之一。基于CRSN背景,针对节点能耗均衡和频谱分配问题该文进行了以下研究。首先,通过分析认知传感器网络中典型分簇路由算法的成簇方式和簇头选择机制,以均衡网络中节点能量消耗为目的,提出了基于频谱感知的分簇路由算法(Spectrum Aware Cluster Based Routing Protocol,SACRP)。通过加入节点能量阈值,改善簇头选举权重,对簇头选举机制进一步优化,在保证节点合理分配信道的基础上,均衡节点的能量消耗,延长网络寿命。其次,在认知无线电网络汇集树路由算法(A Tree Routing Protocol for Cognitive Radio Network,CTRP)基础上,结合传感器节点能量水平,提出一种能量均衡CRSN汇集树路由算法(An Energy Balancing Tree Routing Protocol,EBTRP)。该路由算法在成簇的基础上,以基站为根节点,簇头节点为子节点建立树结构,综合能量和时延因素构造路径选择的代价函数。EBTRP算法能够均衡节点能量和网络时延做出最佳父节点选择和通信信道管理,实验结果证明了该算法在优化网络时延和网络生命周期的有效性。最后,针对CRSN频谱环境多变性及对节点信道的影响,在EBTRP基础上设计了路由恢复机制,增加路由恢复功能,使节点在通信过程中信道被占用的情况下,可选择其他备用路径来恢复数据传输。实验表明该路由恢复功能有效的增加了基站数据接收吞吐量,优化了网络的通信效率。