随着传感器网络的研究和应用日益成熟，人类生活必将逐渐依赖于传感器网络，人类社会的发展也将离不开传感器网络。而覆盖问题就是无线传感器网络设计和规划需要面临的一个基本问题之一。目前基于二维平面的覆盖研究已经比较成熟，但是基于三维空间的覆盖研究则相对较少。三维覆盖问题还有很多技术难题没有解决，但这也说明了三维覆盖问题存在着很大的研究空间。本文首先对传感器节点的感知模型进行了研究，阐述了不同感知模型的优缺点，然后深入分析了常见的传感器部署模型。在空间剖分方面，以二维格堆积结构为基础，拓展出三维空间格堆积结构，接着通过几何理论证明了两种结构的差别。在覆盖算法方面，深入剖析了现有的休眠算法SSRS和唤醒策略PWS，探讨了将二维覆盖算法应用于三维空间的可能性，并针对冗余节点休眠算法的缺点，将SSRS成功应用于水下三维空间中；对于PWS算法，首先提出了分阶段唤醒策略的不足，然后介绍了微粒子群算法的背景和原理，接着针对PWS算法的不足，结合微粒子群算法对其进行了改进，提高了PWS算法的运行速度，而且均衡了传感器节点的能量，延长了传感器网络的工作时间。