无线传感器网络(Wireless Sensor Network WSN)作为一种便捷的信息获取和处理手段，其应用前景十分广阔。然而，组成网络的各个传感器节点通常结构较为简单、能量有限，在网络运行中常因能量耗尽、环境因素或外界干扰而失效，导致网络监测性能下降，对网络信息采集的完整性、准确性和实时性造成影响。针对这一现象，本文研究了节点失效的无线传感器网络监测性能评价与拓扑重构问题，主要工作内容如下：　　 (1)针对实际应用中无线传感器网络在过程运行中容易出现节点失效，网络监测性能显著下降的现象，提出了无线传感器网络拓扑重构问题。以实际应用环境为背景，在分析了规则拓扑结构与随机拓扑结构这两类典型的无线传感器网络拓扑结构的基础上，给出了所研究的无线传感器网络重构的基本内容，分析了重构过程中的关键问题，给出了网络重构周期的划分形式，提出了网络重构的基本策略。在此基础上，给出了网络重构的体系结构框架。　　 (2)研究了一类具有代表性的规则三角形网格拓扑结构的无线传感器网络在节点失效情况下的监测性能。在分析了该种网络结构特点的基础上，指出了影响网络监测性能的基本因素，进而利用特征信息建模的思想从节点失效的角度给出网络监测性能的评价标准，构造了建立网路监测性能评价模型。讨论了模型中各个评价标准之间的关系，利用该模型评估不同节点失效情况下网络监测性能的受影响程度。　　 (3)研究了一类具有代表性的节点均匀部署的随机拓扑结构的无线传感器网络在节点失效情况下的监测性能。在分析该种网络结构特点的基础上，指出了影响网络监测性能的基本因素，进而利用特征信息建模的思想从节点失效的角度提出了对网络覆盖性能和连通性能的评价标准，建立了网路监测性能评价模型。在此基础上，分析了随机失效和恶意入侵两种节点失效类型，借助概率统计原理对不同节点失效类型时的网络监测性能进行仿真分析，找出了节点失效对网络性能影响的规律，建立了网络节点数目、节点感知距离、失效节点数目等相关网络参数之间的关系式，给出了数学描述。　　 (4)研究了一类具有代表性的规则三角形网格拓扑结构的无线传感器网络在节点失效情况下的重构策略。提出了一种网络拓扑重构机制--基于节点优化分配的冗余节点调度机制，采用将可移动的休眠冗余节点移动到失效节点位置对失效节点进行修复的方法进行网络重构。在分析网络覆盖性能与失效节点数目相互关系的基础上，利用整数规划方法和指派分配方法对可移动休眠节点的分配方法进行优化设计，分别提出了中心式和分布式两种节点分配方法，在限制单个移动节点移动最大距离的情况，使所修复的失效节点数目能够满足最低覆盖要求，同时使得节点移动的总距离最小。　　 (5)研究了一类具有代表性的节点均匀部署的随机拓扑结构的无线传感器网络在节点失效情况下的重构策略。针对该类随机网络在初始部署时通常存在大量冗余节点，节点资源严重浪费的问题，指出了现有方法的不足之处，提出了一种能量均衡的冗余节点判定算法--ERSS算法，使网络中所有节点都自主地调整自身工作状态：一部分保持活跃状态以满足网络监测性能的应用需求，另一部分转为休眠状态以节约能量。同时，针对该类网络在运行过程中出现节点失效的情况，提出一种网络拓扑重构机制--基于ERSS算法的冗余节点休眠/唤醒机制，通过使网络剩余有效节点周期性地调整自身状态来最大程度地保证网络监测性能。