无线自组织(ad hoc)网络是一种具有强抗毁性、自组织、节点对等的分布式无线通信网络。目前主要应用于军事通信、自然灾害紧急场合、智能交通、无线传感器网络和物联网等领域,是当前无线通信技术研究的热点。随着无线自组织网络技术迅速地渗透到其它应用领域,如工业控制这类高实时性数据信息交互业务,这就对无线自组织网络的网络特性提出了更高的要求。无线自组织网络信息交互和路由性能主要体现在数据传输时延、数据可靠性、网络吞吐量和路由平均时延上。因此,设计一个轻量级的无线信息交互协议,构建虚拟骨干无线分级路由网络,以形成相对稳定的链路拓扑结构,达到降低平均路由时延和传输时延的目的,是解决上述问题行之有效的方法。鉴于以上所述,本论文重点研究了针对高实时性数据信息交互的无线自组织网络通信协议和基于汇聚节点的分布式虚拟骨干无线网络分级路由协议。主要研究内容和创新性成果如下：(1)针对大量实时性数据的无线传输,提出了一种简洁高效的轻量级无线自组织网络信息交互协议。该协议最大限度地避免了网络维持控制信息占用大量带宽的情况,杜绝了广播风暴的发生。相邻局域网内使用不同信道通信,有效地解决了隐藏终端和暴露终端的问题。利用网络节点的自适应优先级调整,实现了不同数据实时性要求的节点间的信息交互。(2)设计了一种基于汇聚节点的分布式虚拟骨干无线网络分级路由协议。该路由协议利用汇聚节点,建立起一个分布式的虚拟骨干无线网络,在骨干无线网络中采用分级的方式为节点提供路由。该结构能够保持相对稳定,各级之间互不干涉,一方面降低了路由变动的网络维持开销,另一方面也降低了路由的平均时延和时延抖动。实现了快速的、可预测的分布式路由。(3)实现了高效无线信息交互协议和分级路由算法在智能塔机防碰系统中的应用。利用本文所提出的通信协议,构建智能塔机防碰系统的无线通信网络,为塔机群的协同作业和智能防碰提供实时数据业务。同时,将所有塔机运行状态数据发送至工控机或网络服务器,为在线数据融合和远程集中监控提供实时信息。