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🔥 内容介绍
无线传感器网络(WSN)是一种自组织的网络系统，它由大量微型传感器节点部署在一定监测区域内所组成的，其主要作用是可以通过节点间的合作，综合感知、采集和处理网络的监测区域内所跟踪或监察对象的信息，无线传感器网络中的节点具有体积小、成本低的特点，而且具有简单的数据处理和存储能力。无线传感器网络可应用于军事国防、抢险救灾、卫生监测、城市管理、危险区域控制、医疗卫生等诸多领域，拥有十分广阔的前景。传感器网络中，路由技术是一项支撑技术，是无线传感器网络进行目标识别、跟踪、监控等众多应用的前提，亦是传感器网络研究中的热点问题之一。 根据应用的不同，无线传感器网路中的节点对自身性能的要求也不尽相同，目前，能量有效性是评价现有的WSN路由协议网络性能的一个重要指标，衡量网络能量有效性的评价标准则是而网络的生存周期。 本文介绍了无线传感器网络路由协议改进的历史，对无线传感器网络的概念和体系结构做了概括性的描述，同时介绍了无线传感器网络路由协议中的关键技术和特点，包括flooding在内的平面路由协议以及包括LEACH在内的分簇路由协议，并对这些协议进行了分析和对比。详细的分析了LEACH的簇头选举算法，并分析了其能量分配方式，建立的能耗模型。 本文的重点是通过对LEACH协议的改进，加入了能量因子和距离因子，修改了簇头选举公式，并提出了半网选举概念，得到新的簇头选举策略和分簇算法，形成基于节点剩余能量的LEACH-IMP算法，该算法目的是减小Leach协议簇形成过程中的能量消耗。首先根据节点离sink点的距离，和当前节点的剩余能量，对簇头的选举公式进行了改进。然后，提出了半网选举制度。当簇首能量小于该簇平均剩余能量时，进行簇内簇首替换。当簇内平均能量小于某个阀值时，发起重选号召，在全网内，所有簇对号召进行响应，满足重选条件的簇会加入重选，以达成半网选举。当达到规定的时间时，进行全网重选。相比Leach，此算法具有更高的能量有效性，可以有效延长网络寿命，使节点能量更加均衡。并对其进行了matlab仿真。 为了得到协议改进的效果，运用matlab对LEACH-IMP协议和LEACH协议在一块100*100的区域中进行仿真。Sink节点位于目标区域外。仿真的内容有网络存活节点数和网络剩余能量。
为了验证LEACH-IMP协议的性能，我们进行了一系列实验，并将其与LEACH协议进行了对比。实验结果表明，LEACH-IMP协议具有更好的能源平衡性和更长的网络寿命。此外，LEACH-IMP协议还可以提高数据传输的效率，从而进一步减少能源消耗。
总之，LEACH-IMP协议是一种非常有效的分簇协议，可以在无线传感器网络中延长网络寿命，减少能源消耗。它的基于节点剩余能量的簇头节点选择算法和能量和距离的权衡算法，可以使得能量消耗更加平衡，数据传输更加高效。因此，LEACH-IMP协议是一种非常值得推广的协议，可以为无线传感器网络的应用提供更好的性能和更长的寿命。
📣 部分代码
%% 清空环境变量
clear;
clc;
%% 初始化参数
xm = 100; % x轴范围
ym = 100; % y轴范围
sink.x = 50; % 基站x轴
sink.y = 125; % 基站y轴
n = 40; % 节点总数
p = 0.08; % 簇头概率
Eelec = 50*10^(-9);
Efs=10*10^(-12);
Emp=0.0013*10^(-12);
ED=5*10^(-9);
d0 = 87;
packetLength = 4000;
ctrPacketLength = 100;
rmax = 2000; % 迭代次数
E0 = 0.5; % 初始能量
Emin = 0.001; % 节点存活所需的最小能量
Rmax = 15; % 初始通信距离⛳️ 运行结果
🔗 参考文献
[1]李天池.无线传感器网络LEACH协议的算法改进[D].山东大学,2012.DOI:10.7666/d.y2182619.
