无线传感器网络是由大量低功耗的节点所组成的自组织网络,可广泛应用于军事、医疗、农业等诸多领域。因传感器节点自身能量有限,且应用环境受限导致能量补充难度大,能效问题是无线传感器网络的重要研究内容,是限制传感器网络应用的关键因素之一。为解决这个问题,很多工作从不同角度来提高能量效率,延长网络生存期。本文将结合节点调度和路由设计,研究保障网络覆盖的高能效路由策略和覆盖控制策略,具体工作分为以下三个方面。首先,为降低无线传感器网络能耗,延长网络生存期,在分析无线传感器网络特性基础上,结合节点调度与路由设计,提出了一种基于分簇的混合策略路由协议。针对传感器网络中存在大量冗余节点导致的能量浪费,利用改进遗传算法找出满足覆盖要求的最少数目工作节点集合,即最优节点集,其余节点进入休眠模式。在此基础上,提出一种新的分簇算法,构建大小非均匀的簇,并保持各个簇之间的负载均衡来延长整个网络的寿命。在数据传输阶段,对于距离汇聚节点比距离任何簇头都近的节点,令其以最小的功率直接与汇聚节点通信。当出现节点死亡,开启一轮新的节点调度和路由,为降低切换复杂度和时间,提出一种节点唤醒机制。仿真实验结果表明,与现有路由协议相比,所设计的路由机制能够有效地节约单个节点能量、均衡网络能耗、延长网络的生存周期。其次,根据三维传感器网络的特点,进一步将节点调度与路由设计结合,提出一种适用于三维传感器网络的分簇路由协议。首先,对三维网络建模,并利用改进遗传算法得到最优节点集,即满足监测目标全覆盖的前提下最小化工作节点数。在最优节点集的基础上,利用改进的Leach（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议对集合内节点进行分簇,考虑节点剩余能量和节点位置选择簇头,并采用单跳和多跳相结合的方式进行簇间通信。簇内通信过程中,根据节点到邻居节点的距离与发送能耗的比值,及当前节点、目的节点和邻居节点组成的空间夹角来选择下一跳节点,保证所选择下一跳节点的发送距离最远且能耗最少,且空间夹角的限制避免了发送节点偏离目的节点过远。此外,进一步考虑信息传输过程中,信道质量不佳引起的重传所带来的能量消耗。为了保证相邻节点之间有足够的通信信号来传输数据,建立一个最小信噪比阈值,只有传感器节点接收到的信噪比值大于阈值,才允许两个传感器节点进行通信。当网络持续运行出现节点死亡时,根据节点的空间关系,采用邻节点唤醒机制,激活休眠的邻居节点。仿真结果表明,该算法在网络寿命、吞吐量和能耗方面均优于其他类似协议。最后,为解决传感器节点随机部署导致的节点分布不均,甚至网络不连通的问题,提出一种基于花朵授粉算法的无线传感器网络覆盖优化策略。针对花朵授粉算法收敛速度慢、精度不高的缺点,对其进行改进,并通过基准函数测试,验证了改进后的算法具有更好的收敛性能。在此基础上,把网络覆盖优化问题建模成以监测目标点的覆盖率、节点移动的能耗及网络的连通性为多目标的优化问题。根据问题的复杂性和特点,提出一种基于改进花朵授粉算法的节点移动算法,节点在移动过程中进行网络连通性判断,通过算法的不断迭代优化网络覆盖。仿真结果表明,所提出的算法能够在对网络覆盖盲区进行覆盖修复的同时保证网络连通,并且节点移动的平均距离最短。