无线传感器网络(WSNs, wireless sensor networks)是一种利用大量的传感器节点以自组织的方式形成的多跳网络,主要用来收集覆盖区域内的各种应用信息,是近年来继Internet后的又一个技术热点。特别是随着传感器,计算机,无线通讯以及微机电等技术的发展和融合,无线传感器网络的应用得到了迅速的普及和扩展。它具有能大规模覆盖、随机布设、自组织和环境适应等特性,并且网络中的传感器节点能够根据环境来动态触发自身的活动。无线传感器网络的这些特性使得它在环境监测、车辆跟踪、军事侦查与军事目标跟踪、家庭以及其他商业应用领域有着广阔的前景和很高的应用价值。然而无线传感器网络有别于一般的无线网络,它具有网络资源受限、传感器节点数目众多、密度大、节点通信距离有限及通讯可靠性低等缺点。在这些问题当中,能量受限是无线传感器网络最大的不足,因此,如何对有限的能量加以高效利用是我们需要研究的核心问题之一。以最大化网络能量利用率和网络生命周期为主要目标,本文对无线传感器网络面向目标跟踪应用中存在的主要问题进行了研究。并针对单目标跟踪和区域事件跟踪两种不同的应用背景,分别提出了SAT(Speed Adaptive Tracking Algorithm)算法和COTA(Continuous Object Tracking Algorithm)算法。首先,针对单目标跟踪应用,我们提出了速度自适应的SAT算法。在许多传统的基于预测的目标跟踪算法中,需要传感器节点进行大量的计算和大量节点间的通讯,同时还需要对整个网络进行分簇,这势必会造成整个网络的能量消耗过快和消耗不均。SAT算法针对上述问题,能自适应的根据目标的速度进行选择性地唤醒休眠节点,而无需分簇的网络结构支持和进行复杂的计算,实验结果表明SAT算法有优秀的目标跟踪效率,并大大减少了不必要的网络能量消耗。接着本文再对目标跟踪算法的应用对象做了进一步的扩展。考虑到目前传感器网络的规模越来越大,利用传感器网络来检测如森林火灾、动物迁徙、燃油泄漏等开阔环境下的区域事件的应用越来越多,并且无线传感网络中目前针对这一类区域事件的目标跟踪算法尚不多见,我们提出了无线传感网络中的区域目标跟踪算法:COTA算法。算法采用了类似于SAT算法的唤醒机制,节点可以通过接收到的消息类型来判断目标相对于自身的运动态势,免去了过多的通讯和计算,并在唤醒机制中考虑到了区域目标在不同时间段的不同特性,采用了有区别的唤醒机制,与已有的算法相比,能够使无效节点更多的处于休眠状态,延长了网络的生命周期。在计算机上的模拟表明COTA算法在区域目标特征发生变化时仍然能保持对目标的稳定跟踪。最后,在理论研究成果的基础上,我们开发了基于无线传感器网络的火灾检测系统,并将目标跟踪中带有休眠机制的MAC协议应用于此实际系统,提高了系统的整体生命周期。