随着人类对世界认识和探索的不断深入,海洋成为科技发展的新热土,越来越多国家把战略目光投到海洋当中。为了对海洋进行更加深入的研究,水下无人航行器和水声通信网络技术研究近年来得到快速发展。仿生机器鱼在海洋研究中具有很大的应用前景,实现仿生机器鱼的在水下环境中的协同工作和信息传输,水声动态组网以及其通信协议是关键问题之一。本文采用图论理论开展仿生机器鱼水声通信方面的研究,涉及到仿生机器鱼水声通信节点建模、MAC协议设计、路由协议设计等内容。主要研究内容如下:首先,阐述了研究仿生机器鱼动态组网的背景及意义,对水声通信组网、路由协议和MAC协议等国内外研究现状进行了综述,指出了水声通信信道特点、组网面临的问题以及主要拓扑结构,并对论文章节结构和内容作了概述。其次,进行了仿生机器鱼水声通信网络节点进行了建模。该模型综合考虑了水域环境温度、盐度、湍流噪声、航运噪声、海面噪声、热噪声等对仿生机器鱼之间的传输时延、传播时延、接收功率、环境噪声的影响,更接近于真实水声通信节点。为厘清水域环境和空中无线通信的区别,进行了空中无线信道模型和水声信道模型的对比仿真实验,比较了两者之间的端到端时延、吞吐量等结果。再次,提出了一种基于图染色理论的水声通信MAC协议设计方法。由于海水对声波的吸收损耗,导致水声通信信道带宽有限,多节点水声通信网络信道压力大,竞争激烈,因此引入无向图,将着色算法融入到水声通信MAC协议的设计中,从而通过图染色问题解决了水声通信网络信道分配问题。仿真结果表明采用图染色理论能有效地提高网络吞吐量和降低端到端时延,从而优化信道环境。最后,设计了一种基于不确定图的仿生机器鱼动态组网的路由协议。考虑到水声通信网络的运行工况和水域环境对声信号屏蔽等特点,引入了不确定图理论,实现动态路由。将k-CLOSE算法引入水声通信路由协议,寻找不确定图中的紧密子图。由于紧密子图中节点间的边存在概率高,所以紧密子图中的节点是整个图中关联程度最高的仿生机器鱼网络节点。在OPNET平台进行了建模和仿真实验,仿真实验结果表明基于不确定图的路由协议对网络性能具有提升作用。