基于MATLAB的能量效率优化LEACH协议集群算法改进与仿真系统

资 源 简 介

该项目采用MATLAB实现了经典LEACH协议、LEACH-C协议和SEP协议的分簇算法，支持动态簇头选举、中心控制分簇及异构网络功能，并提供三种算法的图形化仿真与性能对比分析。

详 情 说 明

基于能量效率优化的LEACH协议集群算法改进与仿真系统

项目介绍

本项目是一个无线传感器网络(WSN)分簇算法仿真平台，实现了三种经典的分簇路由协议：LEACH、LEACH-C和SEP。系统通过对网络能量消耗过程的建模与优化，实现了网络拓扑可视化、能量消耗分析和性能对比功能，为研究无线传感器网络的能量效率优化和生命周期最大化提供了完整的仿真解决方案。

功能特性

核心算法实现

• 经典LEACH协议：实现分布式动态簇头选举机制和随机分簇功能
• LEACH-C协议：集成中心控制分簇算法，基于基站进行优化分簇
• SEP协议：支持异构网络环境，实现稳定选举协议的高级节点管理

仿真分析功能

• 多算法并行性能对比分析
• 网络拓扑结构动态可视化展示
• 能量消耗过程实时监控与图表生成
• 网络生命周期统计与存活节点数量跟踪
• 簇头选举过程动态演示

参数配置灵活性

• 支持自定义网络规模、节点数量和初始能量
• 可选节点分布模式（随机/均匀分布）
• 可配置异构网络参数（高级节点比例、能量倍数）
• 灵活调整仿真轮次和数据包大小

使用方法

1. 参数设置：在启动界面输入网络配置参数，包括节点数量、网络规模、初始能量等基本参数
2. 算法选择：选择需要仿真的算法（LEACH/LEACH-C/SEP或组合对比）
3. 分布模式配置：设置节点分布方式（随机分布或均匀分布）
4. 异构参数设置：如选择SEP算法，需配置高级节点比例和能量倍数
5. 仿真执行：设置仿真轮次和数据包大小后启动仿真过程
6. 结果查看：系统自动生成可视化图表和性能分析报告

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018a或更高版本
• 需要安装Statistics and Machine Learning Toolbox

硬件建议

• 内存：至少4GB RAM
• 处理器：Intel Core i5或同等性能以上
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件作为整个仿真系统的核心控制单元，集成了完整的算法实现和用户交互界面。该文件负责初始化网络参数配置界面，接收用户输入的各类仿真参数，并根据选择调用相应的分簇算法模块。具备网络拓扑可视化渲染能力，能够动态展示分簇形成过程和簇头选举结果。同时集成了数据采集与分析功能，实时监控网络能量消耗状态，生成能量变化曲线和存活节点统计图表，并执行多算法性能对比分析，最终输出全面的仿真报告和可视化结果。