基于MATLAB的多跳能量感知无线传感器网络路由仿真系统

资 源 简 介

本MATLAB项目针对LEACH协议的能量效率问题，提出改进多跳路由模型，通过分级集群和动态路由选择，显著优化长距离传输中的能耗管理，提升网络生命周期。适用于无线传感器网络的性能仿真与分析。

详 情 说 明

基于LEACH改进的多跳能量感知无线传感器网络路由仿真系统

项目介绍

本项目针对传统LEACH协议在长距离传输中能量消耗过高的问题，提出一种改进的多跳路由模型。系统通过引入分级集群结构和动态路由选择机制，有效降低了网络整体能耗，延长了无线传感器网络的生命周期。本仿真系统实现了从网络初始化、动态簇头选举、多跳路由建立到性能分析的全流程模拟，为路由协议优化研究提供完整的实验平台。

功能特性

核心功能

• 多跳通信机制：支持传感器节点间的接力式数据转发，避免长距离直接传输
• 智能簇头选举：综合考虑节点剩余能量和地理位置因素的加权选举算法
• 自适应路由选择：基于改进Dijkstra算法的动态路径优化，实时适应网络状态变化
• 全面性能分析：提供网络生命周期评估和能量消耗多维度可视化

技术创新

• 改进簇头选举算法：基于能量和距离的加权综合评价体系
• 多跳路由优化算法：Dijkstra最短路径算法的能耗适应改进
• 动态能量消耗模型：实时能量状态监测与预测机制

使用方法

参数配置

1. 网络拓扑设置：节点数量（100-500）、部署区域（100m×100m至1000m×1000m）
2. 能量参数配置：初始能量（0.5-2J）、传输/接收能耗系数
3. 通信参数调整：传输距离阈值、数据包大小（4000-8000bit）
4. 仿真参数设定：迭代轮次（1000-5000）、簇头比例（5%-15%）

运行流程

1. 修改配置参数文件或直接在界面输入
2. 启动主仿真程序
3. 查看实时仿真过程监控
4. 分析生成的性能报告和可视化结果

结果获取

• 性能指标：网络生命周期统计、总能量消耗曲线、数据传输成功率
• 可视化输出：簇头分布热力图、能量3D分布图、路径动画演示
• 对比分析：与传统LEACH的性能对比表格、参数敏感性分析报告

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 必须安装的工具箱：Statistics and Machine Learning Toolbox

硬件配置

• 最低内存：4GB RAM
• 推荐内存：8GB RAM或更高
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

操作系统

• Windows 10/11 64位
• Linux Ubuntu 16.04及以上
• macOS 10.14及以上

文件说明

主程序文件实现了系统核心仿真流程，包含网络初始化配置、节点部署与参数设置、改进簇头选举算法的执行、多跳路由路径的建立与优化、动态能量消耗的模拟计算、各轮次网络状态的更新维护、性能指标的实时统计分析，以及最终结果的可视化输出生成等完整功能链。该文件通过模块化设计整合了所有关键算法，确保仿真过程的高效运行和结果的准确输出。