无线传感器网络是资源受限的自组织系统,近年来相关技术的发展使得它的应用范围更为广泛,常常被部署于极端环境收集数据。由于传感器节点的电源、存储和计算能力有限,且多跳通信,使得传感器节点比传统网络的节点更易于失效。因此,在尽可能不增加额外能耗负载的前提下,保证数据服务不受影响是很有挑战性的,而有效的故障管理对于达成这些目标有极大帮助。故障管理一般包括故障检测、故障诊断、故障恢复等过程。故障检测的主要工作是对网络进行监测或探测,目的在于获取故障信息。故障诊断负责对故障信息进行分析,目的是找出引起故障的原因。故障恢复负责对发生故障的网络进行处理,确保网络的的正常运行。现有无线传感器网络故障管理研究大多沿用传统网络上的管理方法,缺乏考虑无线传感器网络资源受限、多跳通信、工作环境恶劣的特点,因此本文对无线传感器网络故障管理进行研究,重点对故障检测与恢复的机制与算法进行深入研究,主要研究内容和贡献如下：1)针对故障探测所带来额外负载问题,综合考虑无线传感器网络的节点分布状况及故障分布特性,提出基于简单随机抽样的故障探测机制。首先验证了Pareto法则在无线传感器网络故障管理中的适用性。然后根据节点分布符合泊松分布的特点,采用简单随机抽样选择探测节点,将探测任务均衡分布于不同节点上,并结合故障在时间上的分布特性来动态调整探测频率。在保证高检出率和低虚警率的情况下,平衡探测带来的负载,减少探测次数。从而延长网络的生存时间。2)针对无线传感器网络以数据为中心的特点,提出集中式的基于邻居数据分析的故障检测方法。首先引入节点可信度的概念来过滤不可信节点,将节点数据与历史数据和邻居数据进行比较来确定节点的可信度。然后将节点与邻居中的可信节点进行比较,采用投票的方式来判定节点是否故障。算法在保证故障检出率的情况下,具有较好的故障容忍能力。3)在节点可移动的无线传感器网络中,某些节点的故障会导致网络分成儿个互不相连的区域。为此在DARA基础上进行改进,给出一种基于节点移动的故障恢复机制,选择特定节点移动到故障节点位置来恢复网络的连接。在选择节点的过程中,将故障节点的一跳及两跳邻居节点作为候选节点,从节点度最小的候选节点中选择距离故障节点最近的去执行故障恢复任务,并根据故障节点的邻居节点位置来确定节点移动的目标位置。避免故障恢复所致级联移动节点数目过多的问题,并且缓解了节点移动所带来的覆盖能力下降问题。4)针对无线传感器网络故障恢复以保证数据服务不受影响为目标的特点,提出一种基于数据恢复的故障恢复方法。为避免节点稀疏导致可参照邻居节点数量稀少的问题,采用节点之间的Hausdorff距离分析来选取参照节点。并采用可信度计算的方式来过滤不可信参照节点。然后采取指数平滑的方法填补数据,并再次通过节点Hausdorff距离分析来反馈调整计算参数。算法从保证无线传感器网络数据服务不受影响的角度实现了故障恢复。