在环境监测与室内定位等应用中,无线传感器被部署到监测区域内部。无线传感器自组织形成无线传感网收集监测数据并通过基站节点传输给用户,用户通过传感器网络传回的监测数据实现对监测区域的实时监控。覆盖与定位是实现无线传感网监控系统的关键问题。本文围绕无线传感器网络中的目标覆盖与无源定位研究了基于数据融合的概率覆盖,无源监控系统中最少接收节点部署与能量高效的无源定位系统设计三个问题。(1)考虑到监测目标是概率性出现,无线传感器没有必要一直处于工作状态,优化调度一部分传感器休眠能有效延长传感器网络生存时间。我们针对基于数据融合的概率覆盖,讨论了目标监测与网络生存时间之间的权衡问题。我们首先定义了系统可靠性来量化传感器网络目标监测的性能,然后形式化了满足一定系统可靠性的前提下最大化基于数据融合的传感器网络生存时间的问题,我们证明了该问题为NP难并针对不同的网络规模设计了相应的高效算法。仿真实验证实了稍降低对覆盖质量的要求可以带来网络生存时间的巨大提升。(2)无源监控系统通过检测多条无线链路的无线信号接收能量变化来发现并定位周围人的存在。这种通过链路的无线传输来“感知”周围人存在的方法提供了一种不同于传统圆盘感知的链路感知模型。基于这种新的链路感知模型,我们探索了最少接收节点的目标覆盖问题,即在发送节点已经部署的条件下,如何部署最少的接收节点来覆盖所有监控目标。我们通过归约证明了最少接收节点的目标覆盖问题是NP难问题。我们设计了两个有近似比保障的算法。针对接收节点候选部署位置密度受限的特殊情况,我们提出了一个多项式时间可任意逼近最优解的算法。仿真实验验证了我们提出算法的有效性。(3)现有无源定位领域的研究专注与如何提高无源定位的精度,少有工作专门研究如何实现无源定位系统中的能量高效性。我们设计了一个能量高效的无源定位系统EE-Loc。系统设计的目标是在不降低定位系统定位精度的前提下,比现有研究更能量高效地实现定位与跟踪。我们在EE-Loc中针对定位和跟踪提出了两个节能的设计。EE-Loc实现了1比特的度量值用于刻画链路的信号变化,减少了定位所需的数据传输量。此外,EE-Loc的跟踪算法利用卡尔曼滤波预测出跟踪中的无关链路,减少了跟踪所需的链路测量。我们部署EE-Loc在16个传感器组成的实验平台上,实验结果表明EE-Loc在没有降低定位精度的前提下,在定位静止目标时节能27.05%,在追踪中比现有工作节能了41.91%。