无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）是一种全新的信息获取平台,能够实时监测和采集网络分布区域内各种监测对象的信息,并将这些信息发送到网关节点,以实现复杂的指定范围内目标的监测与跟踪。无线传感器网络由于其具有低廉成本、低耗能、便于部署,位置独立感测能力,即使在有毒和人类无法接近的区域也能进行工作等诸多优点,使其广泛应用在环境监测、军事、工业、农业等领域中,而在这些应用研究中,节点定位和网络覆盖是无线传感器网络应用的两个研究热点。其中传感器节点自身定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术,是无线传感器网络各种应用的基础,节点自身的正确定位是提供监测事件位置信息的前提;而无线传感器网络所能提供的服务范围在很大程度上是由网络覆盖决定,同时它还对网络的成本以及应用的性能造成一定的影响。本文在国家重点研发计划专项资助（No.2016YFC0801800）、国家自然基金资助项目（No.51674269）资助下,研究无线传感器网络煤矿井下精确定位算法及网络覆盖技术,具有重要的理论价值和实际意义。论文在对国内外无线传感器网络在节点定位与网络覆盖应用相关文献进行深入研究的基础上,根据矿井无线传感器网络自身所具有的特点,结合目前主流的学习算法设计了矿井无线传感器网络节点定位方法;在网络覆盖方面,主要针对三维空间中、动态覆盖中基于虚拟力的覆盖算法做了研究,提出了一种基于3D-Voronoi划分的栅栏覆盖算法。论文紧跟国内国外研究主流,以期对现有矿井无线传感器网络节点部署环境下,达到提高节点自身定位精度、提升节点能量、减小定位误差等目标。论文对使用模糊理论的节点定位算法、分布式压缩感知和约束等距性质等方面也开展了较深入研究,课题还探索性的对电磁超材料在矿井TOA定位中抑制多径效应进行了一定研究,并取得了一些成果。综合前期工作取得了如下具有创新性的研究成果:（1）分析了节点定位测距技术应用与矿井的影响因素,提炼出了 TOA定位方法在产生多径效应的原因,在此基础上设想将电磁超材料应用于矿井TOA目标定位系统中,借助电磁超材料的磁负特性去改变所监测区域内的磁场分布,进而减小电磁波传播至矿井通道顶、底板及侧壁分量,达到抑制多径效应的目的。（2）针对矿井无线传感器网络节点定位精度问题,提出了一种自然启发的启发式算法的节点定位方法来解决矿井无线传感网节点定位的全局最优问题,即基于蝴蝶优化算法（BOA）的无线传感网节点定位方法,利用三维质心定位算法对目标节点进行初步定位;然后利用BOA对估计的目标节点的位置进行优化。（3）针对无线传感器网络在三维空间应用场景中的目标事件覆盖问题,提出了一种基于3D-Voronoi划分下的WSN栅栏覆盖算法来保证整体网络的连通性和高覆盖率。（4）针对煤矿井下海量数据信息,运用分布式压缩感知理论及约束等距性重点分析和研究基于空间相关性的节点定位算法,提出一种新颖的基于压缩感知收敛距离的定位技术。该定位技术直接采用压缩感知信号对未知点进行定位,避免了一些距离定位技术中出现的误差叠加等问题,还降低了计算复杂度。