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本文在介绍水下通信信道的特性以及水下传感器网络体系结构的基础上，在深入研究传统无线传感器网络拓扑控制技术与节点定位技术各种算法之后，分别设计了适合水下传感器网络应用场景的拓扑控制和定位机制，提高了水下传感器网络系统的网络寿命与节点定位性能。因此本文的研究具有重要的理论和实际意义。
通过参考大量的中英文文献，本文深入研究了中外学者们提出的各类有代表性的拓扑控制算法。研究发现，在不同的应用环境下，相同的拓扑控制算法性能差异很大，因此设计通用于各种环境的拓扑控制算法是不现实的，必须根据实际应用环境的具体情况设计有针对性的专用拓扑控制机制。本文对原始TopDisc拓扑控制算法进行了改进，克服了未考虑节点剩余能量的缺陷，针对水下传感器网络应用环境，设计了一种基于分簇的采用功率控制和启发机制的层次型联合拓扑控制机制——Topdisc-LMA-STEMB，并通过仿真分析证明了该拓扑控制机制可以有效地提高水下传感器网络的稳定性与生存寿命。
介绍了无线传感器网络定位技术的国内外研究现状，综述了无线传感器网络自身定位系统和算法的性能评价标准、分类方法，深入研究了近年来该领域有代表性的几类算法，并进行了仿真分析。在此基础上，本文针对水下应用场景，设计了一种可适用于水下无线传感器网络的基于分簇的TOA-DV-HOP混合定位机制，仿真结果表明该定位机制在不需要增加节点硬件开销的基础上提高了定位精度和网络覆盖率，显著改善了定位性能。