基于能量均衡优化的LEACH改进型簇头选举算法的MATLAB实现

资 源 简 介

本MATLAB项目改进了传统LEACH协议，通过节点剩余能量阈值与动态概率调整机制优化簇头选举。避免低能量节点当选簇头，实现网络负载均衡，支持拓扑可视化。适用于无线传感器网络能量管理与性能优化研究。

详 情 说 明

基于能量均衡优化的LEACH改进型簇头选举算法实现

项目介绍

本项目实现了LEACH（低功耗自适应集簇分层）协议的改进版本，重点针对无线传感器网络中簇头选举机制进行优化。通过引入节点剩余能量阈值与动态概率调整机制，优化了簇头选举过程，有效避免低能量节点当选簇头，实现网络负载均衡。系统支持网络拓扑可视化、能量消耗分析、网络生命周期统计等功能，显著提升了原有LEACH协议的性能表现。

功能特性

• 智能簇头选举：采用动态概率阈值算法，结合节点剩余能量感知机制，实现分布式簇头选举策略
• 能量均衡优化：通过能量阈值权重系数调整，确保高能量节点优先当选簇头，延长网络生命周期
• 多维度性能分析：提供网络生命周期统计、能量消耗分布分析、数据传输效率评估等功能
• 可视化展示：支持网络拓扑结构动态展示、能量变化曲线绘制、算法性能对比可视化
• 对比实验：内置标准LEACH协议作为基准，可生成详细的性能对比分析报告

使用方法

基本参数设置

1. 网络节点参数配置：

- 节点数量（标量） - 各节点初始能量（向量） - 节点位置坐标（N×2矩阵）

1. 通信参数设置：

- 数据传输能耗系数 - 数据融合能耗系数

1. 算法参数调整：

- 簇头选举概率阈值 - 能量阈值权重系数

1. 仿真参数指定：

- 仿真运行轮数 - 每轮数据包数量

运行流程

1. 根据上述参数初始化网络环境
2. 执行改进型LEACH算法进行多轮仿真
3. 自动收集并分析性能数据
4. 生成可视化结果和对比报告

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 内存需求：至少4GB RAM（建议8GB以上）
• 存储空间：500MB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件实现了项目核心功能，包括网络初始化配置、改进型簇头选举算法执行、能量消耗动态计算、多轮仿真过程控制、性能数据收集与分析、结果可视化展示以及与原LEACH协议的对比实验。该文件整合了算法实现的全流程，通过模块化设计确保各功能组件协同工作，最终输出完整的性能评估报告和图形化分析结果。