随着世界各国对发展海洋经济和海洋区域监控的日益重视,水声传感器网络(Underwater Acoustic Sensor Networks,UASN)的研究越来越受重视,而构建一种具有低成本、高可靠性的水声传感器/执行器网络(Underwater Acoustic Sensor and Actor Networks,UASANs)成为可能。考虑水下环境复杂、通信连通性弱及目标易入侵的特点,本文主要对UASANs的区域覆盖及目标监测问题进行研究,通过设计低成本高效率的部署策略,更好的提高水下网络的通信连通性、覆盖率及安全性。具体研究工作如下:(1)针对水下网络动态性强、通信连通性弱及覆盖效果差的问题,提出了基于最小加权刚性动态覆盖策略。文中引入拉格朗日流函数模型模拟水流运动,基于最优刚性图配合移动执行器实现对UASANs结构的动态覆盖部署及网络优化,使得网络中的通信链路数目显著减少、降低了网络的通信消耗。(2)针对二维水面稀疏广阔通信能力弱、目标易渗透及监测概率低的问题,提出了基于虚拟晶格的水声传感器/执行器网络的协同巡逻监测算法。首先给出水面入侵检测概率的概念,并采用Weibull(韦伯)分布描述入侵者到来随时间变化的关系,基于虚拟晶格构建了简单的VLMP弱栅栏覆盖算法。进而以最小加权刚性图为工具配合执行器实现了协同传感器监测部署。最后通过仿真验证了本文算法的有效性。(3)考虑到三维水下环境恶劣、入侵目标外形多样化且目标入侵方式和方向难以确定的情形,提出了基于虚拟截角八面体的水声传感器/执行器网络水下目标监测算法。首先通过设计虚拟截角八面体部署算法,实现对整个监测区域的合理优化。进而基于部署的虚拟截角八面体提出了执行器运动部署策略。最后仿真结果证明了本文算法的有效性。