水下声通信传感器网络(UASNs-Underwater Acoustic Sensor Networks)作为一种特殊的无线传感器网络为探索水下世界提供了一种崭新的方式,具有广阔的应用前景。然而水声信道的低带宽、多径效应、随机变化的长延迟、多普勒效应以及高噪声背景特性,使得实现高性能的UASNs成为世界性难题。此外,水下传感器节点辐射信号具有一定的波束宽度和随机的三维朝向,这也对UASNs的组网和信息传输产生了巨大的影响,而尚无有效技术应对该问题。水下路由协议与水下节点定位算法是UASNs的基本问题,是保证UASNs高效通信的重要因素,严重影响着UASNs的性能。本文以减少网络延时、提高网络的能量利用率、延长网络的生存期为出发点,研究水声通信传感器网络的路由协议和节点定位算法。本文首先对水下路由协议展开了研究,在充分调研现有水下路由协议的基础上,分析了水下传感器节点辐射信号的波束宽度和三维朝向对水下传感器网络带来的影响。针对水下传感器节点辐射信号的波束宽度和三维朝向所带来的水下网络连通度下降以及出现大量非对称链路的问题,设计了适用于静态水环境的基于链路状态的自适应反馈路由协议。协议解决了非对称路径的路由建立及反馈问题,并避免了路由表周期性更新所带来的巨大能耗。本文进一步设计了适用于动态环境的基于波束宽度与朝向的路由协议,在节点已知自身和汇聚节点位置的前提下,该协议利用水下传感器节点辐射信号的波束宽度和三维朝向进行进行路径优化。在包含机动节点在内的低网络连通度动态拓扑网络中,有效提高了有效的提高了包送达率并降低了能耗。协议能够有效实现网络自组织,并可应用于多网关网络应用中。最后,针对一些水下路由协议需要已知节点位置信息的情况,本文进一步在水下节点定位算法方面开展了研究,提出了无时间同步的环路辅助定位算法。实现了无时间同步的对称链路测距,解决了在无时间同步情况下的非对称链路测距问题。算法可有效提高定位覆盖范围,并能针对测量误差有效提高定位精度。