[發明專利]一種獲得超材料單元結構體的參數的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110432130.9
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103177169A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;劉斌
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 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

技術領域

本發明涉及超材料領域，尤其涉及一種獲得超材料單元結構體的參數的方法和裝置。

背景技術

超材料是當前世界范圍內前沿交叉學科研究領域，有廣闊的應用市場前景。超材料單元結構體的最優化設計是人工電磁材料研究和設計中的關鍵環節。目前對超材料結構單元體的設計尚停留在憑經驗手工調節階段，無法保證設計精度，阻礙了人工電磁材料的大規模設計和產業化應用。針對超材料單元結構的最優化設計是目前國際上一個亟需解決的難題。

現有技術對超材料的設計是通過手動逐一改變單元結構體的屬性參數，測試特定頻率下電磁波通過該結構體后的電磁響應，并與期望電磁響應參數值進行對比，直至找到與期望響應值最為接近的單元結構體為止。

從上述流程可看出調整單元結構體參數是一項非常耗時的步驟，為了達到超材料設計要求需要對海量的單元結構體幾何參數進行調整優化，其工作量十分巨大。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種獲得超材料單元結構體的參數的方法和裝置。可實現快速的多目標最優單元結構體的參數，極大的提高了超材料設計的效率。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種獲得超材料單元結構體的參數的方法，其包括：

獲得多個優化指標和所述優化指標對應的目標適應度函數，其中，所述優化指標包括優化目標超材料單元結構體在特定條件下的特定的電磁響應參數，所述目標適應度函數用于獲得適應度值，所述適應度值反映設計樣本在所述特定條件下的電磁響應參數與所述特定條件的優化指標中的所述特定的電磁響應參數之間的差距，所述設計樣本包括單元結構體的一個或多個參數；

獲得各優化指標對應的具有較大適應度值的多個設計樣本，其中，一個優化指標對應一個以單元結構體的參數為參數軸的包括多個設計樣本的設計樣本空間；

根據各優化指標對應的設計樣本空間獲得優化的設計樣本。

其中，所述根據各優化指標對應的設計樣本空間獲得優化的設計樣本可包括：

判斷各優化指標對應的設計樣本空間之間是否存在重復的樣本空間，若判斷結果為存在重復的樣本空間，則獲得所述重復的樣本空間的中心點對應的參數作為優化結果，若判斷結果為不存在重復樣本，則獲得距離各優化指標對應的設計樣本空間最近的點對應的參數作為優化結果。

所述目標適應度函數可為：

Q_i.k＝1/(n_k(f_i)-N_i+a)²

其中，f_i表示優化指標i的特定條件，n_k(f_i)表示設計樣本k在f_i條件下的電磁響應參數，N_i表示優化指標i的特定的電磁響應參數，i和k為大于1的自然數，a為預定的常數，Q_i.k為設計樣本k針對優化指標i的適應度值。

所述獲得各優化指標對應的具有較大適應度值的多個設計樣本可包括：

根據粒子集群算法獲得各優化指標對應的具有較大適應度值的多個設計樣本，或進一步具體包括：

獲得初始化的粒子群其中，所述粒子群中每個粒子的初始化粒子速度為v_k，粒子g_k包括設計樣本k的單元結構體的參數；

計算所述初始化的粒子群中每個樣本的適應度值Q_i.k，并獲得所述初始化的粒子群中粒子的適應度值為最大值的粒子和最大的適應度值Q_i.best；

按下式分別更新粒子群的粒子速度

v_k+m＝c₀×v_k+c₁×rand×(pb_k-g_k)+c₂×rand×(gb-g_k)；

按照下式用更新后的粒子速度分別更新粒子群中的各粒子：

g_k+m＝g_k+v_k+m；

重復上述粒子更新步驟，直到滿足更新終止條件，并輸出各優化指標對應的具有較大適應度值的多個粒子；