MATLAB仿真无线传感器网络分簇与路由算法性能分析系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了LEACH、HEED及改进SALAMA路由协议的建模与仿真，通过k-Nearest Neighbors方法评估网络性能，对比分析能量效率及生命周期，为无线传感器网络算法优化提供可视化分析工具。

详 情 说 明

无线传感器网络中典型与改进算法的建模与仿真系统

项目介绍

本项目是一个综合性的无线传感器网络（WSN）仿真系统，集成了多种经典与改进的路由协议和数据分析算法。系统通过对LEACH、HEED、SALAMA等分簇路由协议进行建模与仿真，并结合机器学习方法（k-近邻算法）进行传感器数据分析，为WSN算法性能评估和优化提供完整的可视化分析平台。

功能特性

• LEACH协议仿真：实现经典LEACH分簇算法的完整流程，包括簇头选举、簇形成和数据传输
• HEED协议分析：仿真HEED算法的能量高效分簇机制，评估其能量效率与网络生命周期
• SALAMA改进协议：实现基于SALAMA的改进路由协议，并与传统算法进行对比分析
• kNN数据分类：应用k-近邻算法对传感器采集的温度、湿度等数据进行分类预测
• 多维度可视化：提供动态仿真过程动画、性能对比曲线、统计图表等多种可视化输出
• 参数灵活配置：支持网络拓扑、传感器参数、通信参数等多种输入参数的灵活配置

使用方法

1. 参数设置：根据需要调整网络规模（50-200节点）、分布范围（100m×100m）、初始能量（0.5-2J）等参数
2. 算法选择：选择需要仿真的路由算法（LEACH/HEED/SALAMA）或数据分析算法（kNN）
3. 运行仿真：执行主程序启动仿真过程，观察动态节点状态变化和簇头选举过程
4. 结果分析：查看生成的性能指标图表，包括网络生命周期、能量消耗分布、数据包投递率等
5. 数据导出：将仿真结果保存为.mat文件或Excel格式的性能报告

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 必要工具箱：Statistics and Machine Learning Toolbox
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上内存以获得更流畅的仿真体验

文件说明

主程序文件作为整个系统的核心控制单元，承担着算法调度、仿真流程管理和结果输出的关键功能。它实现了用户交互界面与后台算法模块的衔接，负责协调网络拓扑生成、路由协议执行、性能指标计算以及可视化展示等核心任务。该文件通过参数解析和函数调用，整合了分簇算法仿真、机器学习分类和对比分析三大主要功能模块，确保整个系统的完整性和协调性。