MATLAB实现的LEACH协议无线传感器网络节点优化仿真系统

资 源 简 介

该项目完整实现了经典LEACH路由协议，建立了能耗均衡性、生存周期与传输效率的多目标优化模型，提供遗传算法和粒子群算法优化对比，支持性能可视化分析。

详 情 说 明

基于LEACH协议的无线传感器网络路由节点优化仿真系统

项目介绍

本项目实现了经典LEACH（低功耗自适应集簇分层）路由协议的完整仿真，并在此基础上建立了多目标优化模型，通过智能优化算法对分簇路由机制进行性能优化。系统提供可视化的网络状态展示和详细的性能统计分析，用于对比传统LEACH协议与优化算法在能耗均衡性、网络生存周期和数据传输效率等方面的性能差异。

功能特性

• 完整协议实现：精确模拟LEACH协议的分簇路由机制，包括周期性的簇头选举、簇形成和数据传输阶段
• 多目标优化模型：综合考虑能耗均衡性、网络生存周期和数据传输效率三个关键指标
• 智能算法对比：集成遗传算法和粒子群算法，与传统LEACH协议进行性能对比分析
• 动态可视化：实时展示网络拓扑结构、能量消耗分布和节点生存状态变化
• 参数灵活配置：支持网络参数、能量模型、协议参数和算法参数的动态调整
• 全面性能分析：提供多维度性能指标统计和算法收敛性分析

使用方法

1. 参数配置：在配置界面设置网络拓扑参数（节点数量、分布范围等）、能量模型参数（初始能量、能耗系数等）、LEACH协议参数（簇头概率、轮次时长等）以及优化算法参数（种群大小、迭代次数等）

1. 运行仿真：启动仿真后，系统将同时运行传统LEACH协议和优化算法，进行并行性能比较

1. 结果查看：通过可视化界面观察网络拓扑演化过程，查看能量消耗热力图，分析节点生存状态变化

1. 性能分析：查看详细的性能统计报告，包括网络生存周期对比、数据包投递率分析、能耗均衡度评估等指标

1. 参数优化：基于敏感性分析结果，调整优化算法参数以获得更佳的性能表现

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux或macOS
• 软件环境：MATLAB R2020a或更高版本
• 内存要求：至少8GB RAM（建议16GB用于大规模网络仿真）
• 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

main.m文件作为系统的主入口程序，实现了仿真流程的整体控制与协调，主要负责初始化网络环境与参数配置，调用LEACH协议基础实现与优化算法模块执行路由仿真，管理可视化界面的生成与实时数据更新，收集并处理各类性能指标数据，组织对比实验的结果输出与分析报告生成。