[發(fā)明專利]一種單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110111930.0
• 申請日: 2011-04-30
• 公開（公告）號: CN102479293A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;王睿;劉斌;季春霖
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
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【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種大規(guī)模單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法和裝置。?

【背景技術(shù)】

超材料技術(shù)是一個前沿性交叉科技，其設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域包括了電磁、微波、太赫茲、光子、先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)體系、通信、半導(dǎo)體等范疇。其核心思想是利用復(fù)雜的人造微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工實(shí)現(xiàn)人造“原子”以對電磁場或者聲納進(jìn)行響應(yīng)。其核心理論是描述電磁波軌跡與超材料特性的變形光學(xué)。該技術(shù)的一大核心難點(diǎn)在于如何建模設(shè)計(jì)成千上萬個相互不同的人造微結(jié)構(gòu)并按照合理的排布組成一個具有特殊功能性的超材料器件。這對建模、計(jì)算、理論分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試都帶來了極大的困難。?

由于超材料所提供的特殊功能，這都是取決于它異常復(fù)雜的單元微結(jié)構(gòu)，每個由微結(jié)構(gòu)所組成的單元結(jié)構(gòu)都可以由一個參數(shù)組來定義，每個參數(shù)組包含多個屬性參數(shù)，例如單元微結(jié)構(gòu)的長、寬、高、厚度、介電常數(shù)、材料材質(zhì)等。其電磁響應(yīng)參數(shù)是多維的，每改變一個屬性參數(shù)都將改變其最終的電磁響應(yīng)曲線。?

如果需要一種超材料單元結(jié)構(gòu)體，該單元結(jié)構(gòu)體必須符合預(yù)先設(shè)定的對某一頻率的電磁響應(yīng)曲線，傳統(tǒng)的做法是：通過手動逐一改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)屬性參數(shù)，測試某一頻率的電磁波通過該人造微結(jié)構(gòu)后的電磁響應(yīng)函數(shù)，并與目標(biāo)電磁響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行對比，如此不斷循環(huán)，最終找到與目標(biāo)電磁響應(yīng)函數(shù)最為相近的人造微結(jié)構(gòu)屬性參數(shù)；或者需要知道設(shè)計(jì)出來的一種材料單元結(jié)構(gòu)體對某一頻率的電磁響應(yīng)曲線是怎么樣的，傳統(tǒng)的做法也只能是通過手動測試?yán)L制。?

可想而知，在現(xiàn)有技術(shù)中，已知超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)求電磁響應(yīng)曲線，或者已知電磁響應(yīng)曲線求超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)，工作效率非常低，?不能高效、快速地獲取超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)與對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線的映射關(guān)系，從而阻礙超材料大規(guī)模應(yīng)用。?

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法和裝置，能實(shí)現(xiàn)預(yù)測超材料的單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)之間的映射關(guān)系。?

一種單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法，包括：?

獲取訓(xùn)練樣本，并初始化高斯過程，其中訓(xùn)練樣本包括單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)；?

根據(jù)訓(xùn)練樣本，獲取高斯過程參數(shù)的最大后驗(yàn)概率；?

根據(jù)最大后驗(yàn)概率獲取高斯過程后驗(yàn)概率的中值函數(shù)及核函數(shù)；?

根據(jù)外部輸入的單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和中值函數(shù)及核函數(shù)，獲取該外部輸入的單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)。?

一種單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測裝置，包括：?

第一獲取模塊：用于獲取訓(xùn)練樣本，訓(xùn)練樣本包括單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)；?

初始化模塊，用于初始高斯過程；?

第二獲取模塊：用于根據(jù)訓(xùn)練樣本，獲取高斯過程參數(shù)的最大后驗(yàn)概率；?

第三獲取模塊：用于根據(jù)第二獲取模塊獲取的最大后驗(yàn)概率獲取高斯過程后驗(yàn)概率的中值函數(shù)及核函數(shù)；?

第四獲取模塊，用于根據(jù)外部輸入的單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和第三獲取模塊獲取的中值函數(shù)及核函數(shù)，獲取該外部輸入的單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)。?

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過建立單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)之間關(guān)系的高斯過程非參統(tǒng)計(jì)回歸數(shù)學(xué)模型，通過對訓(xùn)練樣本的學(xué)習(xí)以及大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，最后得出最接近真實(shí)的單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)之間的映射關(guān)系，在具體運(yùn)用時，只要已知單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)，就可以估計(jì)出非常接近的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)，從而可知對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線。?

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法的數(shù)據(jù)流程圖；?

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法的數(shù)據(jù)流程圖；?

圖3是本發(fā)明實(shí)施例三單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測裝置的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖4是本發(fā)明實(shí)施例四單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測裝置的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。?

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。?

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例單元結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)曲線預(yù)測方法第一實(shí)施例包括：?

101、獲取訓(xùn)練樣本，并初始化高斯過程參數(shù)，其中訓(xùn)練樣本包括單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及對應(yīng)的電磁響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)；?

選定高斯過程的非參統(tǒng)計(jì)回歸模型為描述超材料單元結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及對電磁波的響應(yīng)曲線三次樣條系數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；?