无线传感器网络具有十分广泛的应用前景,最近十几年来它已经成为国际科研领域的一个热点研究问题。本文研究了无线传感器网路中的所涉及到的几个重要的优化控制问题,包括无线传感器网络的节点感知覆盖控制优化问题、传感器节点的部署优化问题、无线传感器网络中无线数据传输的优化控制问题、在节点遭受随机失败的情况下数据传输路径的选择优化问题,以及无线传感器网络中传输多媒体数据所涉及到的跨层优化控制问题。　　第一章介绍无线传感器网络的发展历史以及其结构体系,并讨论该研究领域依然存在的一些优化控制问题。　　第二章研究无线传感器网络中受面积约束的节点感知覆盖控制优化问题,它是用最少数目的节点覆盖所要求感知的面积。为了解决这个问题,引入了加权感知拓扑图,并利用数学图论中的最大独立节点集合的概念以及节点感知覆盖区域之间的相交关系,给出了这个问题的一个多项式时间的近似算法。进一步,证明了在解为独立节点集合的情况下所得到的解是问题的最优解;在所得到的解为近似解的情况下,所提出的算法是可行的。最后,给出了大量的仿真实验来说明算法的有效性和高效率。　　第三章研究无线传感器网络的节点布放问题,目标是用最少的节点覆盖到土地上尽可能多的土壤的特征信息。这里的土壤的特征信息是指表层土壤的导电性,它反映了表层土壤的蓄水能力。当将土壤的所有特征信息即表层土壤的导电性都覆盖到以后,则这块土地的各个位置缺水信息比如是否缺水和缺水的量为多少等就能收集到。本章给出了土壤信息覆盖方案的近似解。在内布拉斯加大学林肯分校的农业研究中心的土地上验证了所给算法的有效性和高效性。　　第四章研究有限能量无线传感器网络的传输优化问题,目标是给出最优的信息传输方案。提出了一种基于能量的方案以最大限度地提高给定的能量有限网络的中继容量。基于最大流最小割定理,计算了中继容量的理论最人值并且给出了算法,以达到最佳的解决方案。具体来说,所给的算法可以分配每个路径的最佳的数据量,从而最大化了从源节点到汇节点的节点总数据包数量。因此,整体的网络的生存时间达到了最大值。并且证明了该算法的最优性。最后,仿真实验说明了所给的算法在传输数据的数量、能量使用以及网络生存时间方面都优于现有的算法。　　第五章研究能量有限无线传感器网络在可靠性影响下的最优信息传输问题,目标是寻找源节点到汇节点之间在可靠性影响下的最优传输路径。在本章中,定义了可靠性影响的路径为期望中继容量路径,其中期望中继容量最大的路径为最大期望容量路径。进一步,给出了寻找最大期望中继容量路径的算法,并且证明了这是一个低多项式时间复杂度的算法并且是最优算法。在最大期望中继容量路径的基础上,分析了网络的最大期望传输容量路径。最后,仿真实验结果说明了所给出的算法的有效性和高效性。　　第六章研究无线传感器网络通过无线信道的视频传输的跨层优化控制问题。关于这个问题,美国内布拉斯加大学林肯分校的慈松教授等提出了跨层优化的方法来优化传输控制,并应用Choquet积分对系统中参数的重要性进行分析。然而,他们所给出的方法无法处理大规模的参数以及观测数据。因此,本章采取了对动态复杂系统进行建模的方法来决定控制系统所需观测数据的数目,并给出了相应的算法。在建模的过程中,用到了函数逼近理论以及近似动态规划的理论。在理论上,给出了算法的计算复杂度以及收敛性分析。最后,利用无线网络的多媒体跨层优化传输验证了所给出方法的有效性和高效性。