[發(fā)明專利]基于遺傳算法的多層近零材料幻覺裝置優(yōu)化方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911334505.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111062102A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余振中;張艷
• 申請（專利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06N3/12
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

1.一種基于遺傳算法的多層近零材料幻覺裝置優(yōu)化方法，其特征在于，所述多層近零材料幻覺裝置包括核心柱體和包裹在核心柱體外部的多層結(jié)構(gòu)體；所述核心柱體包括一個各向同性材料構(gòu)成的圓柱體，所述多層結(jié)構(gòu)體包括(N-1)交替包裹在核心外部的近零材料包裹層和常規(guī)材料包裹層；所述多層近零材料幻覺裝置經(jīng)所述優(yōu)化方法優(yōu)化后可等效成一目標(biāo)柱體；

所述優(yōu)化方法包括以下步驟：

S1：獲取核心柱體和目標(biāo)柱體的電磁參數(shù)和幾何半徑；

S2：設(shè)定多層結(jié)構(gòu)體所包含的近零材料包裹層和常規(guī)材料包裹層的電磁參數(shù)、以及多層結(jié)構(gòu)體的總層數(shù)；

S3：將多層結(jié)構(gòu)體的各階散射系數(shù)和目標(biāo)柱體的各階散射系數(shù)差的模再求和，作為優(yōu)化函數(shù)f：

其中，所述n為階數(shù)；

S4：結(jié)合核心柱體和目標(biāo)柱體的電磁參數(shù)和幾何半徑，優(yōu)化外部包裹的多層結(jié)構(gòu)的參數(shù)以實現(xiàn)等效的電磁散射，即優(yōu)化多層結(jié)構(gòu)體的參數(shù)使得優(yōu)化函數(shù)f取最小值；

其中，采用遺傳算法進(jìn)行全局優(yōu)化，以使外部包裹殼層的電磁參數(shù)和厚度設(shè)置在各自對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的多層近零材料幻覺裝置優(yōu)化方法，其特征在于，所述電磁參數(shù)包括介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的多層近零材料幻覺裝置優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S4中，所述優(yōu)化外部包裹的多層結(jié)構(gòu)的參數(shù)以實現(xiàn)等效的電磁散射是指，

在近零材料包裹層和常規(guī)材料包裹層的相對介電常數(shù)確定的情況下，優(yōu)化得到每一個包裹層的厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的多層近零材料幻覺裝置優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法還包括：

判斷目標(biāo)柱體的幾何半徑與工作波長的比例是否大于設(shè)定比例閾值，如果大于，創(chuàng)建所述近零材料幻覺裝置層，并采用所述優(yōu)化方法以獲取外部包裹的多層結(jié)構(gòu)的參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的多層近零材料幻覺裝置優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法還包括：

將所述多層近零材料幻覺裝置自核心柱體向外依次編號為1,2,…,N,(N+1)，其中(N+1)代表自由空間；

設(shè)入射波為沿+x方向傳播的TM^z波，采用下述公式計算得到自由空間中的散射系數(shù)

其中，為入射平面電磁波的展開系數(shù)，T_j+1,j滿足下述公式：

式中，為n階漢克爾(Hankel)函數(shù)，代表第j層的波數(shù)，代表自由空間中的波數(shù)，J_n為n階貝塞爾(Bessel)函數(shù)，為第j層的波阻抗，μ_j是第j層的磁導(dǎo)率，ε_j是第j層的介電常數(shù)，j＝1,2,…,N，r_j是第j層的半徑。