社会经济的发展,使得陆地上资源已渐渐无法满足人们的需要,更多的精力与目光转向了海洋。海洋作为地球面积的主体部分,拥有庞大而丰富的资源,同时世界局势的变化使得海上对抗变为各政府与国家之间角逐的主要方式,因此对水声传感网络的研究日渐火热。本文首先阐述了研究内容的背景与意义,介绍了水声传感网络基本结构并简要概括了其应用与挑战,指出水下无人巡航器(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)引入水声传感网络后结合使用对网络性能的提升,同时给出国内外研究现状。之后,介绍了AUV系统组成、所拥有功能以及使用领域,指出其应用的多样性与灵活性。同时,给出最短路径搜索理论与凸优化技术简介,说明了其在轨迹规划中的应用。在完成基础理论阐述后,第三章分析了水声传感网络中AUV的中继性能,建立了AUV在水声网络中进行中继通信的系统模型与信道模型,利用理论分析得出了中继过程中断概率闭式表达式,并以此为基础推导出AUV相对于节点的最优化中继位置,同时给出了稳定位置下通信两阶段优化的信息传输速率比例,最后以仿真验证了AUV中继对水下通信性能的改善。随后,第四章中,在中继分析的基础上,进行了AUV在水声网络数据采集过程中的优化轨迹规划,分别以最小化数据采集总能耗与最小化节点最大能耗为目标提出了两种AUV数据采集轨迹规划方案,同时建立了各自的数学问题模型,给出相应的解决方案,最后得出两种方案的AUV优化航行轨迹,并以仿真结果验证了方案设计的可靠性。本文的主要目标是利用AUV技术提升水声传感网络性能,降低能量消耗,延长网络生命周期,提升水下通信效率,并希望为以后的水下通信研究与相关工作提供一定的参考依据与价值。