MATLAB实现的无线传感器网络分簇时间同步算法

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了一种高效的分簇时间同步策略，包含自动分簇、簇头选举及簇间偏差校正功能，显著降低能耗与通信开销，提升全网时间一致性。适用于大规模传感器网络的同步需求。

详 情 说 明

基于分簇结构的无线传感器网络时间同步算法实现

项目介绍

本项目实现了一种高效的无线传感器网络分簇时间同步策略。通过结合分簇结构与层次化同步机制，旨在降低同步过程中的能耗与通信开销，提升全网时间一致性。项目核心整合了LEACH分簇协议、TPSN时间同步算法以及最小生成树簇间同步算法，提供了从网络初始化、动态分簇到全网时间同步的完整仿真流程。

功能特性

• 自动分簇：基于LEACH协议实现节点的随机、自组织分簇，均衡网络负载。
• 簇头选举：根据预设概率或能量阈值动态选举簇头节点，避免单一节点能量过快耗尽。
• 簇内同步：在簇内采用TPSN双向报文交换机制，精确同步簇成员与簇头的时间。
• 簇间校正：利用最小生成树算法构建簇间同步路径，逐级校正簇头间的时间偏差，实现全网同步。
• 性能分析：输出同步时间序列、误差统计（最大/平均误差、标准差）及网络能量消耗分布热力图。

使用方法

1. 参数配置：在脚本中设置节点数量、坐标、通信半径等网络参数，并定义初始时钟漂移、同步周期与能量阈值。
2. 运行仿真：执行主程序，算法将依次完成网络拓扑生成、分簇、簇头选举、簇内同步和簇间同步。
3. 结果获取：程序运行后，将在指定路径生成分簇结果、同步时间序列、误差统计报表及能量热力图。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 硬件建议：至少4GB内存，支持基础矩阵运算与图形绘制

文件说明

主程序文件包含了整个时间同步算法的核心调度逻辑。其主要功能包括：初始化无线传感器网络节点参数与拓扑结构；调用LEACH分簇算法实现动态簇构建与簇头选举；在形成的簇内使用TPSN机制完成精细时间同步；随后通过最小生成树策略进行簇间时间偏差校正，最终计算并输出全网同步误差与能量消耗分布等关键性能指标。