MATLAB实现的HEED分簇协议无线传感器网络仿真系统

资 源 简 介

本项目提供了一个基于MATLAB的HEED分簇协议完整仿真解决方案，支持对无线传感器网络中节点自组织形成簇结构进行模拟和分析，并通过可视化工具展示能量消耗与网络拓扑动态变化，适用于通信协议研究与教学演示。

详 情 说 明

HEED分簇协议无线传感器网络仿真系统

项目介绍

本项目基于MATLAB实现了无线传感器网络中经典的HEED（Hybrid Energy-Efficient Distributed）分簇协议的完整仿真。该系统能够模拟传感器节点分布式自主形成簇结构的过程，通过综合考虑节点剩余能量和通信成本来选举簇头，有效延长网络生存周期。仿真包含网络拓扑生成、能量消耗模型、簇头选举算法、数据传输等核心模块，为研究无线传感器网络分簇协议提供了可视化分析平台。

功能特性

• 分布式簇头选举：实现HEED协议的混合选举机制，同时考虑节点剩余能量和通信成本
• 完整能耗模型：集成无线通信能耗模型，包括传输能耗、接收能耗和自由空间/多径衰减模型
• 可视化分析：实时展示网络分簇过程、能量变化趋势和性能指标
• 性能评估：自动计算网络生存周期、簇头分布均匀性、能量利用效率等关键指标
• 参数可配置：支持灵活调整网络规模、区域尺寸、能量参数等仿真设置

使用方法

1. 参数设置：在main.m中修改仿真参数：

- 节点数量（默认100个） - 网络区域尺寸（默认100×100平方米） - 能量参数（初始能量、能耗系数） - 协议参数（选举概率阈值、最大迭代次数） - 通信参数（传输半径、数据包大小）

1. 运行仿真：执行main.m文件启动仿真过程

1. 结果分析：系统自动生成：

- 分簇结果拓扑图（不同颜色标识不同簇） - 簇头节点列表及能量统计 - 网络生存周期分析报告 - 能量消耗变化曲线

系统要求

• MATLAB版本：R2016b或更高版本
• 必需工具箱：无特殊工具箱要求，核心MATLAB环境即可运行

文件说明

主程序文件完整实现了HEED分簇协议仿真的核心流程，包括网络初始化配置、传感器节点随机部署、基于混合度量的分布式簇头选举迭代过程、簇形成与成员分配、多跳通信路径建立、能量消耗计算与更新，以及最终的分簇结果可视化输出和性能指标统计分析。