无线传感器网络是由低成本、低功耗、并具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点通过自组织方式形成的网络，具有十分广阔的应用前景，引起了国内外学术界、军事部门和工业界的极大关注。本文研究了面向目标感知的无线传感器网络的自组织，并在自组织框架下对目标跟踪和覆盖问题进行了深入研究，主要工作如下：1．针对面向目标感知的无线传感器网络自组织问题，构造了一个包含有信息获取与能量节省的综合性能指标函数，并提出了相应的动态协同自组织(DCS)算法。该算法能根据具体情况，动态选择簇首及簇内成员，实现无线传感器网络的自组织，并能在获取足够信息量的同时，显著降低能量消耗。2．结合无线传感器网络单／多目标跟踪的特点，在DCS算法框架下，提出了无线传感器网络单目标跟踪算法和基于速度扩维的无线传感器网络多目标跟踪算法。仿真表明：本文提出的无线传感器网络单目标跟踪算法，通过多传感器的动态协同以及信息融合不但可实现准确跟踪，而且还可降低通讯能量；同时在多目标跟踪情况下，引入速度状态使得总体性能明显提高。3．以无线传感器网络目标跟踪为例，对面向感知的无线传感器网络自组织算法的典型信息收益函数进行了深入的分析与仿真，在此基础上对自组织算法的鲁棒性进行了分析讨论，最后给出针对不同应用场合的信息收益函数选用原则，对无线传感器网络系统的设计具有一定的指导意义。4．利用蚁群优化算法的“正反馈”思想，针对高虚警率、低检测概率的无线传感器网络应用背景，提出了一种基于情绪蚂蚁的自组织算法。该算法可通过节点间的协同对节点的唤醒概率进行优化，即在目标周围唤醒较多节点，以保持对目标较高的探测能力；而在其余探测区域，使大多数节点处于睡眠状态，以节省能量。实际仿真算例表明了算法的有效性。5．针对无线传感器网络覆盖问题，阐明了无线传感器网络在正六边形架构下的任意比例覆盖须满足的条件，以及网络的连通与覆盖之间的关系，并给出相应的定理。在此基础上，提出了一种优化概率规划覆盖算法，该算法可以对网络进行任意给定比例覆盖配置。仿真表明，该算法不仅可以有效地实现任意比例覆盖，而且在完全覆盖方面也具有良好的性能。6．建立了一个无线传感器网络实验系统，通过对基于RSSI信息的无线传感器网络定位系统实验，可检测网络性能并检验无线传感器网络中的定位算法；通过对基于声强度的传感器进行试验，分析了典型传感器模型并检验了恒虚警率目标检测算法，为无线传感器网络深入研究与应用打下坚实的基础。