随着传感器技术和物联网技术的发展,大规模双层无线传感器网络(WSNs)应用范围日趋广泛。论文为更好地实现该类WSNs覆盖,考虑了层间链路关系、整体传输性能,以及能耗寿命因素。从传感器层、汇聚层、网络整体三个方面覆盖优化,分别提出了解决双层WSNs覆盖协调问题的方法。主要创新性研究成果如下:1.针对传感器层的节点覆盖问题,设计了一种基于虚拟传热的能耗均衡幂律重部署算法。建立了以二次熵为基础的幂律熵模型,并建立传感器节点与汇聚节点之间、相邻传感器节点之间幂律熵平衡关系方程。采用相对熵求得相对移动中参照节点选取概率的权重,达到整体网络熵平衡。实验表明,该算法能够高效地实现传感器层内节点能耗均衡,及时避免能量空洞,延长了网络生命周期,并提升了覆盖率。2.针对汇聚层的节点覆盖问题,设计了一种基于量子狼群进化的多目标汇聚节点覆盖算法。对双层拓扑结构中的汇聚层节点覆盖问题展开综合因素分析,将覆盖范围、拓扑稳定、能量有效等3项优化需求定义为子目标函数,加权设计出多目标优化问题。以多目标函数作适应度值,设置在量子编码后的二进制狼群算法中,迭代进化狼群染色体和更新适应度,得到Pareto最优解组。实验证明,该算法能够有效减少汇聚节点数,提高汇聚层结构稳定性,平衡网络能耗。3.针对网络整体的覆盖优化问题,提出了一种基于两次预警的网络信息融合覆盖优化算法。将汇聚节点及下属传感器簇作为网络单元,按照多个子目标函数离散化统计多源数据,将分布式处理结果传至控制中心;再以模糊逻辑推理、改进的C-均值聚类和小波神经网络进行集中融合。通过对多目标的特征排序,构成覆盖质量评价等级体系。设计新型的两次预警机制,优先发布覆盖质量最差的网络单元情况;随后发布其它需重部署的网络单元情况,保证了网络整体的多目标覆盖优化效果。最后,设计一种吸附选择的重部署调度机制,在传输层自适应形成覆盖质量评价后的网络单元两次预警分类集合,按照集合类别选择执行虚拟传热或量子狼群进化算法,实现网络整体覆盖优化。实验显示了覆盖质量协调系统优化覆盖范围、拓扑结构、能耗均衡以及传输性能的优势,多目标覆盖优化的效果较3种对比算法高出15%以上,网络传输性能高出10%以上。