基于LEACH协议的无线传感器网络层次型簇算法MATLAB仿真系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了LEACH协议的仿真，包括网络拓扑初始化、动态簇头选举和数据传输路由优化，帮助研究无线传感器网络的能耗均衡与路由效率。适合网络协议仿真学习和算法验证。

详 情 说 明

基于LEACH协议的无线传感器网络层次型簇算法仿真系统

项目介绍

本项目是一个使用MATLAB实现的无线传感器网络（WSN）仿真系统，核心目标是模拟并分析经典的LEACH（低功耗自适应集簇分层）路由协议。通过构建完整的网络能耗模型与动态簇头选举机制，该系统能够评估LEACH协议在不同网络配置下的性能，包括网络生命周期、能量消耗均衡性以及数据路由效率，为WSN的协议设计与优化提供数据支持与可视化分析。

功能特性

• 动态网络建模：支持自定义网络规模与节点分布，初始化具有随机位置的传感器节点。
• 智能簇头选举：基于概率阈值与节点剩余能量，模拟LEACH协议的轮次式簇头选举过程。
• 精确能耗计算：集成无线通信能耗模型，实时计算节点在传输、接收、聚合数据时的能量消耗。
• 多轮次蒙特卡洛仿真：通过大量随机实验，统计分析协议的稳定性和平均性能。
• 综合性能评估：输出包括网络生存期、簇头统计、能量变化曲线在内的多项关键指标。
• 结果可视化：生成直观的网络拓扑图、能量时序图等，便于结果观察与分析。

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，请在相关脚本中设置仿真参数，包括节点数量、监测区域、通信能耗系数、初始能量、簇头选举概率以及总仿真轮数。
2. 运行仿真：执行主程序文件以启动仿真过程。系统将自动进行网络初始化并运行多轮LEACH协议。
3. 查看结果：仿真结束后，系统将在命令行窗口输出性能报告（如首节点死亡时间、网络总吞吐量等），并自动生成多个可视化图表展示仿真结果。

系统要求

• 操作系统：Windows, macOS 或 Linux
• 软件环境：MATLAB R2016b 或更高版本
• 必要工具包：MATLAB基础安装即可运行，无需额外工具包。

文件说明

主程序文件是整个仿真系统的核心控制与调度中心。它主要负责协调仿真的完整工作流程，具体功能包括：调用函数以读取用户预设的各项仿真参数；根据参数初始化传感器网络模型，完成节点的随机部署与属性配置；控制仿真轮次的循环执行，在每一轮中驱动簇头选举、簇的形成、数据路由通信以及能量消耗计算等关键过程；实时追踪网络状态，如节点存活情况；在仿真结束后，对产生的数据进行汇总与分析，计算核心性能指标；最后，调用绘图函数生成并展示多种可视化结果图，从而完成一次完整的仿真实验。