[发明专利]人工电磁材料单元结构的设计方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及人工电磁材料领域，尤其涉及一种人工电磁材料单元结构的设计方法及装置。

背景技术

人工电磁材料也称为超材料，是一种能够对电磁波产生响应的人工合成材料，由基板和附着在基板上的人造微结构组成，由于人造微结构通常是由导电材料排布成的具有一定几何图案的结构，因此能够对电磁波产生响应，从而使超材料整体体现出不同于基板的电磁特性。

现有技术对超材料的设计是通过手动逐一改变单元结构的属性参数，测试特定频率下电磁波通过该结构后的电磁响应参数值（一般指折射率），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为止。

发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术通过手动方式调整单元结构的属性参数是一项非常耗时的工作，为了达到超材料设计要求需要对海量的单元结构的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，提供一种一种人工电磁材料单元结构的设计方法及装置，其相对于手动调整单元结构属性参数的方式来设计单元结构的方式更快速和方便。

具体的，本发明实施例提供的人工电磁材料单元结构的设计方法，包括：

通过部落算法和预先设定的目标适应度函数，在单元结构属性参数域中查找最优属性参数值，所述查找出的最优属性参数值可使所述目标适应度函数输出最大适应度值；

将查找出的最优属性参数对应的单元结构作为人工电磁材料的最优单元结构。

较佳的，所述通过部落算法和预先设定的目标适应度函数，在单元结构属性参数域中查找最优属性参数值，包括：

从单元结构属性参数空间结构中，随机提取多个单元结构属性参数值组成部落，所述提取的每个属性参数值为所述部落中的粒子，此时迭代次数记为0；

对部落中的每个属性参数值，通过预先设定的目标适应度函数计算适应度值；

当计算完部落中的每个属性参数值对应的适应度值时，根据计算出多个适应度值的大小，对所述部落中的属性参数值进行质量优劣分类，并根据所述质量优劣分类应用粒子转移策略执行粒子转移操作；

记录当前计算出的最大适应度值对应的属性参数值；

判断是否满足迭代终止条件，如果判断为是，将所述记录的属性参数值作为查找到的最优属性参数值；如果判断为否，将统计的迭代次数加1后，返回执行对部落中的每个属性参数值，通过目标适应度函数计算适应度值的步骤。

较佳的，当记录当前计算出的最大适应度值对应的属性参数值后，还包括：

判断当前统计的迭代次数是否达到预先设置的总迭代次数的一半，如果判断为是，则通过部落结构调整规则，对所述部落结构进行调整；如果判断为否，则继续判断是否满足迭代终止条件。

较佳的，

所述迭代终止条件为：迭代次数达到预先设置的总迭代次数；

或者，

所述迭代终止条件为：经预定迭代次数后，所述记录当前计算出的最大适应度值对应的属性参数值的步骤中所记录的属性参数值基本不变。

较佳的，该方法还包括：

预先设定目标适应度函数的步骤。

较佳的，

所述目标适应度函数记为                                               ，其中，，为单元结构属性参数值，为单元结构属性参数值对应的折射率，为与之间的映射关系，为期望的折射率。

相应的，本发明实施例提供的人工电磁材料单元结构的设计装置，包括：

设定模块，用于设定目标适应度函数；

查找模块，用于通过部落算法和所述设定模块预先设定的目标适应度函数，在单元结构属性参数域中查找最优属性参数值，所述查找出的最优属性参数值可使所述目标适应度函数输出最大适应度值；

确定模块，用于将查找出的最优属性参数对应的单元结构作为人工电磁材料的最优单元结构。

较佳的，所述查找模块包括：

初始化模块，用于从单元结构属性参数空间结构中，随机提取多个单元结构属性参数值组成部落，所述提取的每个属性参数值为所述部落中的粒子，并将迭代次数记为0；

计算模块，用于对部落中的每个属性参数值，通过预先设定的目标适应度函数计算适应度值；