可生存拓扑控制是无线传感器网络的重要支撑技术之一,能够增强恶劣/恶意环境下的传感器网络拓扑结构的可生存能力,延长传感器网络的工作寿命,提高服务质量。无线传感器网络可生存拓扑控制主要是针对恶劣环境下因节点失败导致的拓扑分裂,研究如何维持拓扑的可生存能力,以减少节点失败对拓扑可生存性的影响。近年来,随着微机电技术的迅猛发展,传感器节点的硬件性能不断增强,在节点计算能力、供电能力和通信能力等方面都有了长足提高。但是,工作在恶劣/恶意环境下的节点其供电模块的更换代价仍然较大,而且较长工作寿命的传感器网络应用系统对用户来说仍具有重大的实际意义。另一方面,在讨论拓扑的可生存能力时,当前传感器网络可生存拓扑控制技术往往仅作定性评估,缺少拓扑可生存能力的定量评估机制,不能有效指导进一步的拓扑维持操作。本文在对传感器网络拓扑控制可生存技术等相关工作进行总结的基础上,着重对基于冗余复用的节能传感器网络可生存拓扑控制技术和拓扑控制可生存能力定量评估等进行详细的分析和研究。论文主要工作包括如下几个方面：(1)综述了无线传感器网络可生存拓扑控制的相关研究成果,从节能、容错和容侵的拓扑控制三个方面对现有拓扑控制算法进行了综合分析,归纳出各自的工作思想和优缺点,指出了无线传感器网络可生存拓扑控制面临的挑战。(2)提出了基于能量意识的簇头选举方法及簇内基于时间片的动态活动节点(Active Node)负责的可生存拓扑控制机制。针对LEACH拓扑控制协议簇头产生数目的随机性和簇头分布的随机性无法保证节点能耗均衡的情形,该机制利用能量意识的思想尽量避免能量低的节点当选为簇头,同时采用基于时间片的冗余复用机制,以动态活动节点轮转簇头任务,在簇内实现能耗负载轮值。仿真实验表明该机制有效克服了LEACH协议中节点能耗不均匀现象,避免了在全网能量较多而单个节点能量耗尽过早死亡导致的网络可生存能力下降问题,能够推迟节点死亡时间,增强了拓扑的可生存能力。(3)为对传感器网络发起新一轮可生存拓扑更新/自再生操作提供决策依据,提出了基于半马尔可夫过程(SMP)的拓扑容侵可生存能力定量评估模型。传感器网络因故障/入侵导致节点死亡而启动拓扑更新操作必须建立在正确衡量拓扑当前可生存能力的基础之上,考虑到节点计算、存储、通信等能力的诸多限制,该模型避免对不同入侵威胁行为进行描述建模的复杂性,在入侵结果统一层面上建模,简化了模型设计。定义了容侵拓扑的可用性、稳定性和服务率三个属性,并利用内嵌DTMC模型求解这三个指标,设计容侵指标的贝叶斯网络推理模型,提高了拓扑容侵能力评估的准确性。针对两个具体的可生存拓扑控制机制,由仿真实验验证了该评估模型的有效性。(4)提出了移动节点支持的三角形贴片式拓扑覆盖空洞修补方法PATT。针对加入少量移动节点的混合传感器网络,受计算机图形学中三角网格模型启发,研究移动节点支持的拓扑自再生方法,在拓扑因节点死亡出现拓扑割裂时,对覆盖空洞进行修复,以使节点尽可能均匀分布而覆盖监测区域,确保生成的网络拓扑结构具有较强的生存能力。从理论上证明了一种最优的节点移动位置,以及基于该位置部属移动节点拥有90%以上的感知覆盖率。利用覆盖空洞边缘节点提供的辅助信息,通过三角形贴片方式,逐步增加移动节点以提高感知覆盖和通信覆盖能力,提高了传感器网络拓扑的可生存能力,且从理论上证明了该方法的最优。(5)设计了基于传感器网络可生存分簇拓扑结构的多跳路由算法。选择农业精量灌溉为可生存拓扑控制应用背景,设计基于可生存分簇拓扑的多跳路由算法,增强了传感器网络应用系统的可生存能力；采用自适应加权数据融合算法来提高采集信号处理精度,实现了可生存传感器网络农业精量灌溉应用原型系统。仿真实验表明该网络系统组网正确、分布式运行,具有可生存性强和易于扩充等优点。我们提出的可生存拓扑控制方法可以进一步应用在无线多媒体传感器网络,能够定量评估无线多媒体传感器网络的可生存能力,对相应的路由算法设计也具有借鉴意义。