基于MATLAB的LEACH层次型簇路由算法仿真平台

资 源 简 介

本项目通过MATLAB实现无线传感器网络（WSN）中的经典LEACH路由算法仿真，支持动态分簇构建、能耗模拟与网络性能分析，适用于WSN协议研究与教学演示。

详 情 说 明

基于MATLAB的LEACH层次型簇路由算法仿真平台

项目介绍

本项目实现了一个用于无线传感器网络（WSN）研究的仿真平台，核心是对经典的LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）层次型分簇路由算法进行完整建模与仿真。该平台能够动态模拟WSN中的关键过程，包括周期性的簇头选举、分簇构建、数据收集与多跳传输，并通过可视化方式直观展示网络状态变化，同时提供详细的量化指标用于评估算法的能耗效率与网络生存性能。项目支持灵活的参数配置，便于研究者进行算法性能的对比分析与优化研究。

功能特性

• 完整算法仿真：精确实现了LEACH协议的核心流程，包括基于概率的随机簇头选举、簇的形成以及数据向汇聚节点的传输。
• 参数化配置：支持自定义网络规模、节点部署区域、初始能量、能耗模型及算法阈值等多种参数，满足不同场景下的仿真需求。
• 动态可视化：实时图形化显示每一轮仿真后的网络拓扑（区分簇头与成员节点）、节点剩余能量分布热力图。
• 多维度性能分析：自动统计并绘制网络生存曲线（如幸存节点数随时间变化），输出包括首节点死亡时间、平均能耗、数据包投递率在内的关键性能指标。
• 灵活的节点部署：支持节点在监控区域内按随机分布或规则网格分布两种模式进行初始化。

使用方法

1. 运行平台：在MATLAB环境中，运行主程序文件以启动仿真平台图形用户界面。
2. 参数设置：在GUI界面中，根据研究需要设定各项参数：

* 网络参数：节点数量、区域大小、节点分布模式。 * 能量参数：节点初始能量、传输/接收能耗系数。 * 算法参数：簇头选举概率、总仿真轮次。

1. 执行仿真：点击“开始仿真”按钮，系统将自动运行LEACH算法并动态显示仿真过程与结果。
2. 结果分析：仿真结束后，查看界面中生成的各类图表和统计数据，并可选择将结果导出保存以供进一步分析。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本
• 必要工具包：MATLAB基础安装即可运行，无需额外工具箱。

文件说明

主程序文件作为整个仿真平台的入口与控制核心，承担了多项关键功能。它主要负责初始化仿真环境，生成传感器节点并设置其属性；实现了LEACH协议的主要循环逻辑，包括每一轮的簇头选举、分簇形成、数据通信及其相应的能量消耗计算；同时，它还驱动图形用户界面，实时更新并呈现网络拓扑图、能量热力图等可视化结果，并在仿真结束后收集、计算并输出各项性能统计指标。