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无线传感器网络LEACH路由算法研究与改进的中期报告
中期报告
1.研究背景和意义
无线传感器网络是由大量分布在待监测区域的节点组成的网络，节点间能够互相通信协同完成数据采集和处理，这种网络具有低功耗、小体积、低成本等优势，因此被广泛应用于环境监测、物流追踪、军事侦察等领域。但是，由于传感器节点的能量有限，如何延长网络的寿命成为无线传感器网络中需要解决的一大问题。
于是，一些路由算法被发展出来，其中LEACH（Low-EnergyAdaptiveClusteringHierarchy）便是其中一种较为流行的方法。LEACH算法采用分簇的方式，将节点分为若干个簇，簇成员通过簇头节点将信息传输给基站，从而达到节能延长网络寿命的目的。但是，由于网络中存在多个因素影响节点的能量消耗，如数据传输、簇头节点选举等问题，LEACH算法仍有优化改进的空间。
因此，本研究旨在对LEACH算法进行改进，减少网络中存在的能量浪费，提高网络寿命。
2.研究内容和方法
2.1LEACH算法原理
LEACH算法主要分为两个阶段：簇头选举和数据传输。
簇头选举是指在网络中随机选取一定数目的节点作为簇头节点，其他节点将根据距离和随机函数判断哪个簇头节点离自己近，最终加入相应簇的成员。
数据传输阶段，簇内成员通过簇头节点将信息传输给基站。簇头节点将收集到的信息压缩后发送给基站，从而达到节能延长网络寿命的目的。
2.2改进方法
针对LEACH算法存在的问题，本研究提出了如下改进方法。
（1）定期更新簇头节点
簇头节点的选举应该是动态而非静态的。因此，每隔一段时间应该更新节点的簇头节点，减少能量消耗过多导致早期死亡的情况。
（2）优化簇头节点选举算法
在LEACH算法中，簇头节点的选举是通过距离和随机函数来确定的，这是基于高初能量节点的分布式随机选举算法。然而这种方式无法考虑节点的实时能量信息，本研究将优化簇头选举算法，根据节点的实时能量水平来选择簇头节点。
（3）调整簇的数量和大小
簇的数量和大小对网络的寿命有着重要影响。本研究将通过分析簇的数量和大小对网络能量消耗的影响，调整簇的数量和大小，从而最大化网络寿命。
3.预期研究成果
本研究旨在通过对LEACH算法的改进，提高网络的能量利用效率，从而延长网络的寿命。预期研究成果包括：
（1）定期更新簇头节点，优化簇头节点选举算法，提高能量利用效率；
（2）调整簇的数量和大小，最大化网络寿命；
（3）验证LEACH算法的改进对网络寿命的影响。