物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。作为其核心技术之一的无线传感器网络(WSNs)在诸多领域内都具备广阔的应用前景。在很多的的应用场景中,WSNs严重受到能源及其自身软硬件资源的限制,这个对WSNs的应用规模产生了很大的放缓。因此,无线传感器网络的能耗问题一直是研究的重点。在无线传感器网络中,通过放置中继节点(RNs)来减少传感器节点能耗、延长网络生命周期是一种非常有效的方法。本文围绕无线传感器网络中继节点放置方案进行了探索和研究。以下为本文的主要研究工作:首先,由于RNs放置在二维空间不能充分反映位置因素对RNs放置的影响,针对这个问题,本文研究了将RNs放置在三维空间并且网络结构是双层拓扑的情况,给出了一种基于混合整数线性规划(MILP)的中继节点放置算法。该算法首先考虑三维空间中继节点放置的物理模型;然后,基于混合整数线性规划给出最优的RNs放置位置,使得簇内每个传感器节点与相应簇头之间的传输距离最小。本方案有效降低了节点能耗并提高了传感器网络的传包效率。其次,分析了本文所提的基于MILP的中继节点放置方案的局限性,由于NP难问题是一类给定N个位置,在满足一定条件下确定其中K(K?N)个位置的问题,因此在WSNs中最优化放置中继节点的问题是一个NP难问题。本文采用优化的遗传算法(OGA)来解决大规模WSNs中RNs的最优化放置。该方案首先对遗传算法中的进化算子和收敛准则进行改进,结合模拟退火算法(SA),构成一种优化的遗传算法(OGA);然后将此优化的遗传算法应用到大规模WSNs的RNs放置中。仿真显示该方案提升了求解最优解的速度、有效延长了网络生命周期。最后,对前两章所给出的RNs放置方案进行可视化实现。针对传统的可视化系统可视范围过小和AR标记在某些情况下不适用的问题,给出了一种基于相对位置估计技术的无线传感网可视化系统。本系统首先计算传感器在投影平面上的坐标,之后通过坐标转换得到传感器在显示设备上的坐标,从而实现了WSNs的RNs放置的可视化,同时可视范围也得到了改进。