本世纪以来兴起了一项重要的研究领域——无线传感器网络,利用它进行数据采集和处理是一项具有广泛应用前景的技术。无线传感器网络的主要特征是资源严格受限,特别是能量受限,所以提高网络资源的有效使用,延长网络寿命就成为当前无线传感器网络研究领域的重要目标与挑战。本论文重点研究了与无线传感器网络寿命相关的四个方面的问题：Pareto最优、移动基站、连通覆盖性以及大规模无线传感器网络寿命的求解,建立了相应的数学模型,给出了求解算法,并进行了仿真验证与分析。论文工作的创新点主要体现在如下几个方面：(1)提出了基于Pareto最优拓展网络寿命的方法。针对无线传感器网络中节点失效以后系统性能下降的问题,将经济学中的Pareto最优原理应用到传感器网络寿命的求解过程,不仅最大化最小节点生存时间,而且将网络中的第2,3,…,N小的节点生存时间最大化,以达到最大程度地提高网络中每个节点的生存时间的目的。这样,当网络中有节点失效时其他的节点都按照最大最小节点生存时间的路由策略向基站传输信息,以达到均衡节点能耗,拓展网络寿命的目的。(2)提出了基于移动基站和路由策略拓展网络寿命的方法。通过分析基站的位置对网络能耗和网络寿命的影响,得出最佳的基站位置选择策略——网络中节点的重心位置。为降低节点失效对系统性能造成的影响,应用线性规划降低网络中节点的能耗差异,最大化最小节点的生存时间。当有节点因能量耗尽而失效时,基站根据此时网络的拓扑结构更新其位置后,重新为节点分配相应的路由策略。(3)提出了基于连通覆盖性拓展网络寿命的节点休眠调度方法。针对传感器网络部署过程中节点位置的随机性,选取那些剩余能量多又能够满足网络连通和覆盖性要求的节点作为工作节点轮流采集信息。通过判断节点的感知邻居对其感知区域的覆盖情况判别节点的覆盖冗余性,以及节点休眠前后以基站为根生成树的节点数量变化判别节点的连通冗余性,关闭满足连通和覆盖冗余条件的冗余节点后,应用线性规划降低工作节点间的能耗差异,以降低节点失效对系统性能造成的影响。当有节点因能量耗尽而失效时,其邻近的休眠节点将被激活代替其继续维持网络的正常工作。(4)提出了大规模无线传感器网络寿命的求解方法。通过分析网络中节点数量对通信链路的影响,得出了大规模无线传感器网络中最大最小节点生存时间法则必将导致基站的一跳节点同时失效这一结论。并以此为依据应用图的着色方法把大规模无线传感器网络划分若干个互不相关且处于路由饱和状态的子网,降低路由策略求解过程中的复杂度。为减少节点部署过程中的随机性对子网划分的影响,根据子网中的节点数量应用聚类算法将着色后的节点集合适当合并,使各子网的规模大体相当。应用线性规划分别求子网的路由策略,各子网路由解的并集即为大规模无线传感器网络的路由解。