本文结合复杂网络理论研究无线传感器网络的可变栅格覆盖控制技术。由于网络中所部署的传感器节点尺寸及能量受限,并且大多承担着复杂、恶劣环境下的感知任务,因此在设计传感器网络时必须考虑网络的能量效率和健壮性,尽可能减少网络能耗、提高系统容错能力。覆盖控制作为无线传感器网络研究的关键技术之一,其主要研究目标是在保证覆盖质量的前提下提高能量利用率、延长网络生存时间,同时合理分配系统资源、改善网络服务质量,更好地完成信息感知及数据传输任务。本文首度在无线传感器网络覆盖控制研究中引入复杂网络模型,通过采用基于复杂网络模型的拓补控制策略实现对感知区域的可变栅格覆盖,自适应地改变栅格内节点的感知强度,以满足上层应用的感知需求,同时提高网络能效、增强系统鲁棒性。首先,本文调研了常规的复杂网络模型,重点分析了小世界网络和无标度网络这两个模型的数学特征及物理意义。接着提出基于小世界网络的拓补优化策略,通过将网络划分成簇、在簇头节点与汇聚节点间添加有线连接的方式,构建了一个具备小世界特性的传感器网络。理论分析和仿真结果验证了该策略能够降低网络平均路径长度、延长网络的生存时间。再者又提出一种基于无标度网络的拓补演化算法,采用节点增长、节点间优先连接等构造方法,生成具有无标度特性的拓补网络。针对网络动态特性的分析和仿真均表明该算法能够保证网络覆盖度和健壮性,有效规避网络遭遇的随机差错和蓄意攻击。其次,本文将栅格覆盖思想和基于复杂网络的拓补控制策略相结合,提出一种可变虚拟栅格覆盖算法(VVGCA)。该算法在拓补构建部分同时引入小世界和无标度模型,并在此基础上完成区域的栅格划分、栅格内簇头节点的选举、簇头节点间的拓补演化、栅格重构等过程。理论分析与仿真结果表明,VVGCA能够根据感知需求强度的差异自适应地调整栅格大小及工作节点的密度,在保障网络覆盖度的同时提高网络能效和鲁棒性。