[发明专利]一种获得超材料单元结构体的参数的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种获得超材料单元结构体的参数的方法和装置。

背景技术

超材料是当前世界范围内前沿交叉学科研究领域，有广阔的应用市场前景。超材料单元结构体的最优化设计是人工电磁材料研究和设计中的关键环节。目前对超材料结构单元体的设计尚停留在凭经验手工调节阶段，无法保证设计精度，阻碍了人工电磁材料的大规模设计和产业化应用。针对超材料单元结构的最优化设计是目前国际上一个亟需解决的难题。

现有技术对超材料的设计是通过手动逐一改变单元结构体的属性参数，测试特定频率下电磁波通过该结构体后的电磁响应，并与期望电磁响应参数值进行对比，直至找到与期望响应值最为接近的单元结构体为止。

从上述流程可看出调整单元结构体参数是一项非常耗时的步骤，为了达到超材料设计要求需要对海量的单元结构体几何参数进行调整优化，其工作量十分巨大。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种获得超材料单元结构体的参数的方法和装置。可实现快速的多目标最优单元结构体的参数，极大的提高了超材料设计的效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种获得超材料单元结构体的参数的方法，其包括：

获得多个优化指标和所述优化指标对应的目标适应度函数，其中，所述优化指标包括优化目标超材料单元结构体在特定条件下的特定的电磁响应参数，所述目标适应度函数用于获得适应度值，所述适应度值反映设计样本在所述特定条件下的电磁响应参数与所述特定条件的优化指标中的所述特定的电磁响应参数之间的差距，所述设计样本包括单元结构体的一个或多个参数；

获得各优化指标对应的具有较大适应度值的多个设计样本，其中，一个优化指标对应一个以单元结构体的参数为参数轴的包括多个设计样本的设计样本空间；

根据各优化指标对应的设计样本空间获得优化的设计样本。

其中，所述根据各优化指标对应的设计样本空间获得优化的设计样本可包括：

判断各优化指标对应的设计样本空间之间是否存在重复的样本空间，若判断结果为存在重复的样本空间，则获得所述重复的样本空间的中心点对应的参数作为优化结果，若判断结果为不存在重复样本，则获得距离各优化指标对应的设计样本空间最近的点对应的参数作为优化结果。

所述目标适应度函数可为：

Q_i.k＝1/(n_k(f_i)-N_i+a)²

其中，f_i表示优化指标i的特定条件，n_k(f_i)表示设计样本k在f_i条件下的电磁响应参数，N_i表示优化指标i的特定的电磁响应参数，i和k为大于1的自然数，a为预定的常数，Q_i.k为设计样本k针对优化指标i的适应度值。

所述获得各优化指标对应的具有较大适应度值的多个设计样本可包括：

根据粒子集群算法获得各优化指标对应的具有较大适应度值的多个设计样本，或进一步具体包括：

获得初始化的粒子群其中，所述粒子群中每个粒子的初始化粒子速度为v_k，粒子g_k包括设计样本k的单元结构体的参数；

计算所述初始化的粒子群中每个样本的适应度值Q_i.k，并获得所述初始化的粒子群中粒子的适应度值为最大值的粒子和最大的适应度值Q_i.best；

按下式分别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别更新粒子群中的各粒子：

g_k+m＝g_k+v_k+m；

重复上述粒子更新步骤，直到满足更新终止条件，并输出各优化指标对应的具有较大适应度值的多个粒子；