MATLAB实现的LEACH协议无线传感器网络仿真系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现经典LEACH协议算法，完整模拟无线传感器网络的部署、成簇和路由过程。通过可视化展示分簇通信机制和能耗分析，为无线传感器网络协议研究提供有效仿真平台。

详 情 说 明

基于LEACH协议的无线传感器网络模拟仿真系统

项目介绍

本项目使用MATLAB实现了经典的LEACH（低能耗自适应分簇层次）协议算法，用于模拟无线传感器网络的分簇路由过程。系统能够完整展示网络部署、簇头选举、分簇形成和数据传输等关键阶段，并提供能耗分析和网络生命周期评估等性能指标的可视化功能。

功能特性

• 完整的协议模拟：实现LEACH协议的全过程，包括网络初始化、动态簇头选举、分簇形成和数据传输
• 概率阈值算法：采用基于概率的动态簇头选举机制，确保能耗均衡
• 精确能耗建模：基于无线通信模型计算发送和接收能耗，支持多种能耗系数配置
• 多维度可视化：提供网络拓扑、能耗分布、生命周期等多种图形化展示
• 性能分析功能：支持网络生存周期统计、数据包传输成功率分析等性能评估

使用方法

基本配置

1. 网络参数设置：调整传感器节点数量（默认100个）和网络覆盖区域大小（默认100m×100m）
2. 通信参数配置：设置初始能量值（默认0.5J）、数据包大小、电子元件能耗系数
3. 仿真参数设定：指定最大迭代轮数、基站位置坐标
4. 随机种子设置：用于重现特定仿真场景

运行仿真

直接运行主程序文件，系统将自动完成以下流程：

• 网络初始化部署
• 多轮LEACH协议执行
• 性能数据采集与分析
• 结果可视化展示

结果解读

仿真结束后系统将生成：

• 网络拓扑动态变化图
• 节点剩余能量矩阵
• 网络生命周期统计报告
• 能耗分布分析图表
• 数据包传输成功率曲线

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必需工具箱：基础MATLAB环境（无需额外工具箱）
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上用于大规模网络仿真
• 显示要求：支持图形显示功能

文件说明

主程序文件集成了系统的核心仿真流程，负责协调整个协议的运行。它实现了网络环境的初始化构建，包括节点随机部署和参数配置；完成了多轮仿真循环控制，每轮中执行基于概率阈值的动态簇头选举算法，建立节点与簇头的归属关系，模拟数据采集与多跳传输过程；同时进行实时能耗计算与状态更新，并在仿真结束后生成完整的性能分析报告和多种可视化图表输出。