[發明專利]一種超材料單元結構的參數優化方法及裝置

有效

• 申請號: 201110384202.7
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103136389A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;劉斌;陳智偉
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

1.一種超材料單元結構的參數優化方法，其特征在于，包括：

A、在預設參數空間內選取均勻分布的隨機數，將所述參數空間內的每一個隨機數作為一個粒子；

B、計算每個被選取的粒子的適應度值，并根據計算結果，記錄全局最好的適應度值及其對應的粒子狀態gbest，以及每一個粒子到當前為止的當前最好狀態pbest；

C、根據所述gbest和pbest，更新粒子狀態；

D、對所述粒子的適應度值排序后，按預設比例選取適應度值高的粒子并更新其索引值；

E、重復上述步驟B-D，至取得具有最好pbest的粒子作為匹配結果。

2.如權利要求1所述的超材料單元結構的參數優化方法，其特征在于，所述步驟A包括：

a1、構造從超材料單元結構的所述參數空間向折射率空間映射的非參數模型F，即n＝F(s)，其中s代表單元結構的參數，n代表折射率；

a2、設定期望的折射率n₀；

a3、在預設參數空間內選取均勻分布的隨機數，所述參數空間內的每一個隨機數作為一個粒子。

3.如權利要求1所述的超材料單元結構的參數優化方法，其特征在于，所述更新粒子狀態的公式為：

V(t+1)＝w*V(t)+c1*rand*(S(t)-pbest)+c2*rand*(S(t)-gbest)+n1

S(t+1)＝S(t)+V(t+1)+n2

其中V代表粒子飛行速度，w代表慣性常數，c1、c2代表學習因子，rand代表[0，1]之間產生均勻分布的隨機數，S代表粒子狀態，t為當前時刻，t+1為下一時刻，n1、n2是服從均值為0，方差為指定數字的高斯噪聲。

4.如權利要求1所述的超材料單元結構的參數優化方法，其特征在于，所述步驟D包括：

d1、對粒子的適應度值進行排序，并按預設比例選取適應度值高的粒子；

d2、記錄被選取的粒子的索引值，在每個粒子的索引值上乘一個[0，1]之間均勻分布的隨機數；

d3、對d2的計算結果正向取整，代入原索引值，得到粒子的新的索引值。

5.如權利要求1至4中任一項所述的超材料單元結構的參數優化方法，其特征在于，步驟D中所述預設比例為50％。

6.一種超材料單元結構的參數優化裝置，其特征在于，包括：

粒子選取模塊，用于在預設參數空間內選取均勻分布的隨機數，將所述參數空間內的每一個隨機數作為一個粒子；

最優狀態記錄模塊，用于計算每個被選取的粒子的適應度值，并根據計算結果，記錄全局最好的適應度值及其對應的粒子狀態gbest，以及每一個粒子到當前為止的當前最好狀態pbest；

粒子狀態更新模塊，用于根據所述gbest和pbest，更新粒子狀態；

索引更新模塊，用于對所述粒子的適應度值排序后，按預設比例選取適應度值高的粒子并更新其索引值；

匹配控制模塊，用于控制所述最優狀態記錄模塊、粒子狀態更新模塊、索引更新模塊依次循環處理，直至取得具有最好pbest的粒子作為與n₀最匹配的結果。

7.如權利要求6所述的超材料單元結構的參數優化裝置，其特征在于，所述粒子選取模塊包括：

模型構造單元，用于構造從超材料單元結構的參數空間向折射率空間映射的非參數模型F，即n＝F(s)，其中s代表單元結構的參數，n代表折射率；

折射率預設單元，用于設定期望的折射率n₀；

隨機數選取單元，用于在預設參數空間內選取均勻分布的隨機數，所述參數空間內的每一個隨機數作為一個粒子。

8.如權利要求6所述的超材料單元結構的參數優化裝置，其特征在于，所述粒子狀態更新模塊根據公式：

V(t+1)＝w*V(t)+c1*rand*(S(t)-pbest)+c2*rand*(S(t)-gbest)+n1

S(t+1)＝S(t)+V(t+1)+n2

更新粒子狀態；其中V代表粒子飛行速度，w代表慣性常數，c1、c2代表學習因子，rand代表[0，1]之間產生均勻分布的隨機數，S代表粒子狀態，t為當前時刻，t+1為下一時刻，n1、n2是服從均值為0，方差為指定數字的高斯噪聲。