[发明专利]一种单元结构的电磁响应曲线预测方法和装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及计算机领域，特别涉及一种大规模单元结构的电磁响应曲线预测方法和装置。 

【背景技术】

超材料技术是一个前沿性交叉科技，其设计的技术领域包括了电磁、微波、太赫兹、光子、先进的工程设计体系、通信、半导体等范畴。其核心思想是利用复杂的人造微结构设计与加工实现人造“原子”以对电磁场或者声纳进行响应。其核心理论是描述电磁波轨迹与超材料特性的变形光学。该技术的一大核心难点在于如何建模设计成千上万个相互不同的人造微结构并按照合理的排布组成一个具有特殊功能性的超材料器件。这对建模、计算、理论分析、设计、调试都带来了极大的困难。 

由于超材料所提供的特殊功能，这都是取决于它异常复杂的单元微结构，每个由微结构所组成的单元结构都可以由一个参数组来定义，每个参数组包含多个属性参数，例如单元微结构的长、宽、高、厚度、介电常数、材料材质等。其电磁响应参数是多维的，每改变一个属性参数都将改变其最终的电磁响应曲线。 

如果需要一种超材料单元结构体，该单元结构体必须符合预先设定的对某一频率的电磁响应曲线，传统的做法是：通过手动逐一改变人造微结构属性参数，测试某一频率的电磁波通过该人造微结构后的电磁响应函数，并与目标电磁响应函数进行对比，如此不断循环，最终找到与目标电磁响应函数最为相近的人造微结构属性参数；或者需要知道设计出来的一种材料单元结构体对某一频率的电磁响应曲线是怎么样的，传统的做法也只能是通过手动测试绘制。 

可想而知，在现有技术中，已知超材料单元结构体的参数求电磁响应曲线，或者已知电磁响应曲线求超材料单元结构体的参数，工作效率非常低， 不能高效、快速地获取超材料单元结构体的参数与对应的电磁响应曲线的映射关系，从而阻碍超材料大规模应用。 

【发明内容】

本发明提供一种单元结构的电磁响应曲线预测方法和装置，能实现预测超材料的单元结构几何参数及对应的电磁响应曲线三次样条系数之间的映射关系。 

一种单元结构的电磁响应曲线预测方法，包括： 

获取训练样本，并初始化高斯过程，其中训练样本包括单元结构几何参数及对应的电磁响应曲线三次样条系数； 

根据训练样本，获取高斯过程参数的最大后验概率； 

根据最大后验概率获取高斯过程后验概率的中值函数及核函数； 

根据外部输入的单元结构几何参数和中值函数及核函数，获取该外部输入的单元结构几何参数对应的电磁响应曲线三次样条系数。 

一种单元结构的电磁响应曲线预测装置，包括： 

第一获取模块：用于获取训练样本，训练样本包括单元结构几何参数及对应的电磁响应曲线三次样条系数； 

初始化模块，用于初始高斯过程； 

第二获取模块：用于根据训练样本，获取高斯过程参数的最大后验概率； 

第三获取模块：用于根据第二获取模块获取的最大后验概率获取高斯过程后验概率的中值函数及核函数； 

第四获取模块，用于根据外部输入的单元结构几何参数和第三获取模块获取的中值函数及核函数，获取该外部输入的单元结构几何参数对应的电磁响应曲线三次样条系数。 

在本发明实施例中，通过建立单元结构几何参数及对应的电磁响应曲线三次样条系数之间关系的高斯过程非参统计回归数学模型，通过对训练样本的学习以及大量的数学计算，最后得出最接近真实的单元结构几何参数和对应的电磁响应曲线三次样条系数之间的映射关系，在具体运用时，只要已知单元结构几何参数，就可以估计出非常接近的电磁响应曲线三次样条系数，从而可知对应的电磁响应曲线。 

【附图说明】

图1是本发明实施例一单元结构的电磁响应曲线预测方法的数据流程图； 

图2是本发明实施例二单元结构的电磁响应曲线预测方法的数据流程图； 

图3是本发明实施例三单元结构的电磁响应曲线预测装置的逻辑结构示意图； 

图4是本发明实施例四单元结构的电磁响应曲线预测装置的逻辑结构示意图。 

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。 

请参阅图1，本发明实施例单元结构的电磁响应曲线预测方法第一实施例包括： 

101、获取训练样本，并初始化高斯过程参数，其中训练样本包括单元结构几何参数及对应的电磁响应曲线三次样条系数； 

选定高斯过程的非参统计回归模型为描述超材料单元结构几何参数及对电磁波的响应曲线三次样条系数之间关系的数学模型；