无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)被广泛应该用在各类监测场景中,如森林火灾预警、空气质量监测等。覆盖问题是其中一个重要的方向,根据覆盖类型可分为目标覆盖、栅栏覆盖和区域覆盖。本文所研究的对象是目标覆盖,通过向特定区域内放置传感器能够使目标被实时监测,并且将监测产生的数据汇集到汇点(基站)。普通传感器的电池容量十分有限,通过合理利用冗余传感器,能够延长网络寿命。能量收集传感器是一种新型传感器,可以将获取到的能量转化为电池电量。部署能量收集传感器有可能让能量收支达到平衡,实现永久覆盖。根据传感器模型和优化目标的不同,本文主要的研究工作如下:(1)本文针对目标覆盖问题提出了 一种概率定向传感网络模型,目标是最大化网络寿命。与传统的WSNs不同,在概率定向传感网络中,传感器方向是可选择的,采用的是概率监测模型。首先,给出了 ε-定向覆盖的定义,并且提出了 ε-定向覆盖最大网络寿命问题,证明了ε-定向覆盖最大网络寿命问题是一个NP-hard问题。然后,提出了有效增益、溢出增益的定义,并使用潜在积累增益计算目标权重。随后,本文还设计了两种启发式算法并进行了分析:1)基于能量和有效增益的贪心选择算法,从全部传感器中选择剩余能量最多的传感器,并开启增益效用最高的方向,直到所有目标达到增益阈值。2)基于目标权重的优先选择算法,通过潜在积累增益确定目标权重,并按照顺序为目标选择效用最高的传感器开启相应方向。仿真实验结果表明,基于目标权重的优先选择算法相较于其他几种算法表现更加优秀。(2)针对能量收集网络的持续运行问题,本文首次提出了ε-最少节点永久连通覆盖问题。问题的关键是使放置在候选点的传感器总数量最少,同时需要满足以下几个条件:1、所有目标达到最低概率覆盖要求ε,2、监测目标的传感器可以与汇点通信,3、任意位置单位时间能量消耗不大于获取的总能量。为了解决ε-最少节点永久连通覆盖问题,我们首先证明了这是一个NP-hard问题,然后给出了数学上的形式化定义。更进一步,提出了两种启发式策略:1)基于能量的二阶段选择算法,通过构造连通图和权重,找出监测集合后按照最短路径算法迭代路径。2)多轮路径迭代算法,每一次找出包含监测点的单位增益最大的路径,通过多次迭代直到所有目标的增益达到阈值。最后,仿真结果证明了多轮路径迭代算法能够使放置的传感器数量更少。