MATLAB实现无线传感器网络LEACH协议仿真与能量优化分析

资 源 简 介

基于MATLAB构建LEACH协议的无线传感器网络仿真平台，模拟动态集群形成过程，深入分析节点能量消耗模式与网络生命周期，为能量优化策略提供量化评估依据。

详 情 说 明

基于能量优化的无线传感器网络LEACH协议仿真分析平台

项目介绍

本项目基于MATLAB实现了无线传感器网络中经典的LEACH（低功耗自适应分层）路由协议的完整仿真平台。平台能够对网络的能量消耗动态、集群形成过程以及整体生命周期进行建模与分析，并通过可视化手段直观展示协议运行的关键环节与性能指标。它为研究者分析LEACH协议的性能、优化网络参数提供了一个高效、可配置的工具。

功能特性

• 完整协议仿真：精准模拟LEACH协议每轮的簇头选举、簇形成和数据传输全过程。
• 动态能量建模：集成详细的能耗模型，模拟节点在传输、接收和融合数据时的能量消耗。
• 多维可视化分析：

- 实时展示每轮网络拓扑，区分普通节点与簇头。 - 生成剩余能量分布热力图，直观呈现网络能量状态。 - 绘制网络生存周期曲线，跟踪存活节点数量变化。

• 全面性能统计：

- 记录每轮存活节点数、簇头选举明细及能耗数据。 - 计算关键性能指标，如网络总生存轮次、首节点死亡时间。

• 参数化对比研究：支持灵活调整网络、能量及协议参数，便于进行不同场景下的性能对比分析。

使用方法

1. 配置参数：在main.m脚本的相应区域，根据需要修改节点数量、网络范围、基站位置、初始能量、能耗系数、簇头选举概率等仿真参数。
2. 运行仿真：在MATLAB命令窗口中直接运行main.m文件，启动仿真过程。
3. 查看结果：仿真结束后，系统将自动生成并显示所有可视化图表与统计数据。分析报告和性能对比数据可在命令窗口输出或生成的数据文件中查看。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本

文件说明

主程序文件作为整个仿真系统的核心控制与调度中心，承担了从初始化、仿真执行到结果输出的全流程管理。其主要功能包括：读取并解析用户设置的各项输入参数；根据LEACH协议逻辑，按轮次循环执行簇头选举、簇的形成以及数据传输过程；在仿真过程中实时计算并更新每个节点的能量状态；驱动生成网络拓扑图、能量热力图等可视化图形；并在仿真结束后，汇总计算关键性能指标，生成详细的统计分析报告。