基于MATLAB的改进LEACH协议：能量均衡与聚类优化算法实现

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了经典LEACH协议，并通过引入能量均衡因子与动态聚类半径策略优化簇头选举与通信能耗。新增节点生存周期监测、拓扑可视化及性能对比功能，提升无线传感器网络的能效与可靠性。

详 情 说 明

基于能量均衡与聚类优化的LEACH协议改进算法实现

项目介绍

本项目基于MATLAB实现了无线传感器网络经典分簇路由协议LEACH及其改进版本。针对原始LEACH协议在簇头选举和能耗均衡方面的不足，通过引入能量均衡因子和动态聚类半径调整策略，显著提升了网络生命周期和能量利用效率。项目采用面向对象编程方法构建了完整的WSN仿真平台，支持协议性能对比分析与可视化展示。

功能特性

• 完整路由机制实现：准确模拟LEACH协议的分簇建立、稳定传输轮询过程
• 智能簇头选举优化：融合节点剩余能量与历史角色因素的加权选举算法
• 自适应聚类半径：根据网络密度动态调整簇头通信范围，减少传输能耗
• 实时状态监测：动态追踪节点生存状态与能量消耗变化
• 多维度性能分析：提供网络生命周期、数据吞吐量等关键指标对比
• 交互式可视化：生成簇头分布图、能量热力图等直观展示效果

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，根据实验需求修改网络规模、能耗模型等参数设置
2. 算法选择：设置仿真模式标志位，可选择运行原始LEACH或改进算法对比实验
3. 执行仿真：运行主程序启动网络仿真，自动完成多轮路由周期模拟
4. 结果分析：查看生成的性能对比图表，重点关注首节点死亡轮次、网络生存周期等指标
5. 数据导出：性能数据表可导出为CSV格式用于进一步统计分析

系统要求

• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 必需工具包：Statistics and Machine Learning Toolbox，Image Processing Toolbox
• 硬件建议：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡以获得最佳可视化效果

文件说明

主程序文件实现了无线传感器网络仿真系统的核心控制逻辑，具体包含网络环境初始化、节点能量管理与状态监控、两种路由算法的交替执行控制、多轮次仿真循环推进机制、实时数据采集与持久化存储，以及最终结果的可视化渲染与对比分析报告生成功能。该文件作为整个项目的调度中枢，协调各功能模块有序协作完成从参数配置到结果输出的全流程处理。