随着海洋资源在人类生产与生活中的地位日益重要,水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks,UWSN)的研究工作也得到了更多的重视。拓扑控制技术既关系着传感器网络的监测质量与生命周期,也与后续的路由设计存在着密切联系,因此它成为了水下无线传感器网络研究的基础。通过研究水下无线传感器网络的拓扑控制技术,可以提高网络的覆盖率,同时可以在保证高度覆盖的前提下节约网络能耗,因此拓扑控制技术的研究具有一定的现实意义。针对水下环境的复杂性,本文采用了三维密集网络的拓扑模型,定义了分割单元、集群以及临时控制节点等,计算了分割单元和集群的大小、节点等级以及节点休眠时间等,最终针对水下无线传感器网络提出了集群休眠唤醒算法。本算法通过节点的轮换模式以及节点的休眠唤醒策略实现了对目标水域的高度覆盖,因此在改变网络拓扑的同时既保证了传感器网络的监测质量又节约了网络能耗,延长了网络的生命周期。在此基础上,针对水下传感器节点出现的能量耗尽以及因受外界因素干扰而过早死亡等情况,本文提出了一种漏洞修复算法。在算法中首先定义了失效节点、覆盖漏洞、覆盖矩阵、关键位置以及补充节点,随后设计了漏洞检测方法并且通过计算确定了关键位置和补充节点,最终提出了基于集群划分的漏洞修复算法。算法利用覆盖矩阵与漏洞边缘节点确定出现的覆盖漏洞是否需要进行修复操作,若需要,则依据补充节点序列选择出合适的补充节点并唤醒它,这样就可以解决出现的覆盖漏洞,提高网络的覆盖率。仿真结果表明,与传统的休眠唤醒策略相比,本文提出的集群休眠唤醒算法具有更高的网络覆盖率,同时在覆盖率相同的前提下能量消耗会更少。而本文提出的基于集群划分的漏洞修复算法,与基于冗余节点的漏洞修复算法相比,节点利用率会更高,同时在修复相同大小的覆盖漏洞时需要的能耗会更少。