随着无线通信技术、计算机技术与微系统技术的发展,无线传感器网络引起了人们的广泛关注。无线传感器网络由具有传感、数据处理和短距离无线通信功能的传感器组成,在军事国防、环境监测、生物医疗以及商业应用等领域具有广阔的应用前景,是当前计算机网络领域一个极为重要的创新课题。本论文针对无线传感器网络中的问题,借鉴免疫计算和进化计算的优势,同时考虑到计算过程中平衡机制,通过研究目标覆盖、路由问题,建立相关模型,解决在无线传感器网络的目标覆盖、路由优化等复杂计算应用问题。同时利用KD树和P2P机制对无线传感器网络的能耗、以及目标追踪和导航问题进行了研究,通过与普适医疗的结合,提出了面向普适医疗的心电信号自动检测和工作流优化方案。首先,对无线传感器网络、普适医疗以及相关的服务进行了综述,旨在说明无线传感器网络与普适医疗研究的的价值。对于无线传感器网络的研究,强调了目标覆盖、路由优化的优化设计;对于网络能耗,目标追踪和导航机制的研究,分别提出了基于KD树的无线传感器网络能耗和基于P2P机制的目标追踪和导航方案。然后,在无线传感器网络中选择以上问题进行研究,建立模型,提出算法与系统框架,并在无线传感器网络的目标覆盖、路由优化、协同能耗优化以及目标追踪和导航问题中进行验证和应用。1)深入分析了无线传感器网络中的目标覆盖问题的理论模型,利用人工免疫算法来对目标覆盖问题进行建模,通过人工免疫算法的抗体初始化、抗体增殖、高频变异、免疫记忆以及免疫消除等操作寻找网络目标覆盖的最优解;2)详细分析了无线传感器网络在建立路由过程中的能量消耗以及服务质量问题,针对无线传感器网络节点具有移动的特点,采用多目标进化算法来分析无线传感器网络路由过程的能量消耗以及服务质量,针对多目标之间可能存在的冲突,利用Pareto-解进行分析,通过建立非支配集合来保持多个目标的平衡,并通过仿真验证了该算法的可行性;3)针对传感器数据采集方式的不足,提出了一种基于核函数估计和KD树算法的数据传输方法,该模型将核函数技术与KD树算法结合在一起,利用核函数估计采集的数据模型,并通过KD树算法建立网络的通讯拓扑,以达到降低网络的能量消耗和带宽占用的目标;4)在基于无线传感器网络的目标追踪和导航问题中,为了提高网络的稳定性和传输速度,通过与Voronoi凸多边形,Delaunay三角形算法以及谓词逻辑的结合,提出了基于P2P结构的目标追踪和导航的方法;5)在面向普适医疗的无线传感器网络的应用中,提出了普适医疗的心电信号检测方案,探索了以粗糙集和隐马尔科夫模型为核心的心电信号自动分析方法,通过对心电信号的模型分析,找出不同心脏疾病与ECG信号之间的对应关系,在面向普适医疗的工作流优化中,提出了基于时间自动机模型的工作流建模方法。最后,对全文研究内容进行了总结,指出研究工作中存在的不足,明确了下一步的研究方向。