MATLAB实现基于LEACH协议的无线传感器网络能量均衡路由仿真系统

资 源 简 介

本项目通过MATLAB仿真实现了LEACH协议的完整路由机制，包括动态拓扑生成、簇头选举和能耗监测。系统支持随机节点部署，可视化展示网络运行状态与能量均衡性能，为无线传感器网络路由算法研究提供有效工具。

详 情 说 明

基于LEACH协议的无线传感器网络能量均衡路由算法仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB实现的无线传感器网络（WSN）仿真系统，重点对经典LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）路由协议进行建模与仿真。系统能够模拟无线传感器网络的动态运行过程，包括节点部署、簇头选举、簇形成、数据传输等关键环节，并通过可视化方式展示网络拓扑变化和能量消耗情况，为研究能量均衡路由算法提供有效的分析平台。

功能特性

• 动态拓扑模拟：支持随机节点部署，模拟网络初始化过程
• LEACH算法实现：完整实现经典LEACH路由机制，包括随机簇头选举和轮次调度
• 无线信道建模：集成自由空间和多径衰落两种信道模型
• 精细能耗计算：考虑发送、接收、空闲和睡眠四种状态的能耗
• 实时监测分析：实时跟踪网络能量消耗，分析能量均衡性能
• 多维可视化：提供网络拓扑图、簇头分布、能量热力图等多种可视化展示
• 性能评估：全面评估网络生命周期、能量利用率和数据包传输成功率等指标
• 参数化仿真：支持多种参数配置，便于对比分析不同设置下的算法性能

使用方法

1. 参数配置：在代码中修改网络规模、能量参数、通信参数和算法参数
2. 运行仿真：执行主程序启动仿真过程
3. 结果查看：系统自动生成可视化图表和性能指标报告
4. 对比分析：调整参数重新运行，比较不同配置下的性能差异

主要可调参数包括：

• 网络规模：节点数量（50-200个）、网络覆盖区域尺寸
• 能量参数：初始能量、各类能耗系数
• 通信参数：传输距离阈值、数据包大小、轮次持续时间
• 算法参数：簇头选举概率、最大轮次数

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2016b或更高版本
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上

文件说明

main.m文件作为系统的主入口和调度核心，实现了仿真流程的整体控制与协调。其主要功能包括：初始化网络环境与各项参数；驱动LEACH算法的主循环执行，完成每轮的簇头选举、簇形成和数据传输过程；实时收集并更新网络状态数据，如节点能量消耗和拓扑变化；调用可视化模块生成网络拓扑图、能量分布图等结果展示；最终计算并输出网络生命周期、数据包投递率等关键性能指标，完成仿真结果的综合分析。