无线传感器网络（WSN）是在特定区域内铺设大量的具有感知能力的传感器，通过收集和传输该区域内的目标信息而形成的一种无线网络，其在环境检测、军事领域、医疗护理、目标跟踪等领域具有重要的应用价值。在实际应用中，WSN 中的传感器节点数量有限、能量不能补充，因此在保证网络工作质量的前提下，如何通过覆盖机制和路由协议构建合理的网络拓扑结构，降低网络能量消耗、延长网络寿命是有待解决的首要问题。遗传算法作为求解最优解问题的有效工具，将其引入进行覆盖机制和路由协议的研究具有一定的研究价值。
　　首先，本文基于遗传算法设计了无线传感器网络的覆盖机制，使一些传感器节点进入低功耗的睡眠模式，减少覆盖冗余、提高节点利用率。本文对实际的无线传感器网络进行了可行性的简化假设，将其抽象成数学模型，利用加权遗传算法进行求解，并给出了覆盖质量评价因素。在节点使用成本和覆盖率两个目标函数的基础上，加入了剩余能量的目标函数，同时引入覆盖率阈值和惩罚因子优化适应度函数。
　　其次，本文在路由协议的设计中使用了基于遗传算法的覆盖机制获得的覆盖集结果，构成无线传感器网络拓扑控制研究的一个整体结构。在路由协议的研究中，本文分析了低功耗自适应分层簇协议（LEACH）的优缺点，根据其层次路由的思想，保留其优点，尽可能避免其缺点的出现，构建三层多跳网络模型。在网络模型中，采用加权遗传算法优化分簇机制，选择合理的传输路径，实现降低网络能耗、延长网络生命周期的研究目标。本文设计了基于遗传算法的两段式层次型路由协议。第一阶段为节点状态选择阶段，对处于工作状态的传感器节点进行功能的细化再分配，同时建立相应的簇群。第二阶段为传输路径选择阶段。基于第一阶段获得的覆盖结果为簇头节点和源节点选择合适的信息传输路径，使监测区域中的信息被准确有效地发送到汇聚节点或基站。两段式遗传算法采用排序法选择操作和自适应动态调整的交叉概率与变异概率，重点设计了适应度函数，使用簇头参数、能量消耗参数、路径参数和连接参数四个目标函数对其进行优化。
　　最后，本文利用MATLAB软件对拓扑控制算法进行了仿真，验证了本文提出的基于遗传算法的无线传感器网络覆盖机制和路由协议的性能。实验结果分别与PEAS算法、LEACH协议进行了对比，结果显示本文提出的基于遗传算法的无线传感器网络的拓扑控制算法有效降低了网络的能量消耗、延长了网络的生命周期。