随着国家海洋强国战略的提出,海洋环境监测、资源开发以及军事活动等海洋相关应用需求与日俱增。由于水声协作传感网具有良好的通信性能和可扩展性,可以针对不同应用场景进行部署,因此有着广泛的发展前景。然而,由于水下环境以及水声信道的复杂性和不确定性,大量无效通信将导致水下传感器节点的能量被过度消耗;同时,由于水下传感器节点等设备的能量有限,且在水下环境中难以进行补充和更换,使得能量受限问题成为水声协作传感网发展过程中亟待解决的关键问题之一。论文以此为出发点,依次从三个层面研究适用于水声协作传感网的能量优化方案,力图在保证网络具备较好通信性能的同时,降低系统工作能耗并延长网络使用寿命。论文的主要内容包括:1、介绍了国内外关于水声协作通信与组网的研究现状,以及用于解决能量优化问题的相关技术,并分析了水声传感网的相关特性;2、从构建网络拓扑结构层面,提出了水声协作传感网能量优化方案中的分簇算法。仿真结果表明,所提出的分簇算法在保证网络整体具有较好的通信性能的前提下,能够有效延长网络使用寿命;3、从完善网络内部数据传输策略层面,提出了水声协作传感网能量优化方案中的节点功率分配方法。仿真结果证明,该方法能够有效降低系统处于通信状态下的整体能耗,从而延长网络使用寿命;4、从提升端到端通信质量层面,提出了水声协作传感网能量优化方案中的环境感知通信质量预测方法。湖试实验结果分析表明,结合感知的环境参数特征与通信系统参数设置,利用机器学习中的逻辑回归预测方法可以在一定程度上提高水声协作传感网的通信成功率和可靠性,并减少由于无效传输或多次重传造成的网络能量资源的浪费,达到能量优化的目的。