MATLAB非均匀同心圆分布节点仿真系统

资 源 简 介

本项目实现基于环形区域划分的非均匀节点分布算法，支持自定义不同圆环的分布密度参数，生成具有空间相关性的节点坐标。适用于无线传感器网络仿真，模拟真实环境下的节点聚集特性。

详 情 说 明

非均匀同心圆分布节点仿真系统

项目介绍

本系统实现了一种基于环形区域划分的非均匀节点分布生成算法。通过构建多个同心圆区域并设置不同的分布密度参数，系统能够模拟真实场景下节点分布的聚集特性，生成具有空间相关性的随机节点坐标。该系统适用于无线传感器网络部署仿真、蜂窝基站规划评估等需要进行蒙特卡洛分析的工程场景。

功能特性

• 环形区域划分：支持自定义同心圆层数和各层半径，实现精细化的空间区域划分
• 密度可调分布：为每个环形区域独立设置分布密度权重，模拟非均匀部署模式
• 空间相关性建模：基于径向分布函数控制节点分布的空间相关性模式
• 量化评估指标：自动计算分布均匀性指标（基尼系数/泰尔指数），量化分布不均匀程度
• 可视化分析：生成包含环形边界和密度热力图的空间分布可视化图形
• 结果可重现：支持随机种子设置，确保仿真结果的可重复性

使用方法

基本参数设置

% 同心圆层数（至少2层） circle_layers = 3;

% 各同心圆半径值（单位：米，必须递增序列） radius_list = [50, 100, 150];

% 各环域密度权重（长度需与层数一致） density_weights = [0.2, 0.5, 0.3];

% 节点总数 total_nodes = 500;

% 随机种子（可选，用于结果重现） random_seed = 42;

执行仿真

调用主函数生成节点分布： [node_coordinates, stats, fig, uniformity_index] = main(... circle_layers, radius_list, density_weights, total_nodes, random_seed);

输出结果

• node_coordinates: N×2节点坐标矩阵（直角坐标系，单位：米）
• stats: 区域分布统计结构体，包含各环域实际节点数量
• fig: 分布可视化图形对象，显示环形边界和节点密度分布
• uniformity_index: 分布均匀性量化指标（值越大表示分布越不均匀）

系统要求

• 操作系统: Windows/Linux/macOS
• MATLAB版本: R2018b或更高版本
• 必要工具箱: 统计学和机器学习工具箱（用于分布指标计算）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心功能流程，包括参数验证与初始化、同心圆区域概率模型构建、基于密度权重的节点分配策略、极坐标系下的随机坐标生成算法、直角坐标转换与结果统计、分布均匀性指标计算以及可视化图形的自动生成与输出。