[发明专利]人工电磁材料设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工电磁材料领域，特别是涉及一种人工电磁材料设计方法。

背景技术

在设计结构参数(如二维尺寸)按特定规律变化的人工电磁材料时，针对基板上的不同位置，需要在该位置上放置特定折射率的晶格(人工电磁材料的最小单位为晶格)，因此，需要对二维尺寸不同的晶格进行筛选，使其按期望的特定二维尺寸放置在基板的对应位置上。其中，晶格二维尺寸的大小与其折射率等参数相对应。

现有技术中，一般采用粒子滤波算法对人工电磁材料进行设计，比如将晶格按照其二维尺寸从小到大进行排布，然后根据每个晶格的响应值进行筛选，以求得其最优目标，此时，采用粒子滤波算法能较快的根据全局的响应值的情况实时更新粒子(对应为晶格)的运动方向，从而向全局的最优目标收敛。但是，在选择粒子的过程中往往忽略了粒子的差异性，容易出现局部收敛，而无法得到最优目标(即响应值最优的晶格)，而无法得到期望的人工电磁材料。

如何避免筛选过程中由于出现局部收敛，导致无法获得响应值最优的二维尺寸的情况，是本技术领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明主要提供一种人工电磁材料设计方法，能够有效解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种人工电磁材料设计方法，该人工电磁材料包括晶格，该晶格的二维尺寸为S1尺寸和S2尺寸，该方法包括以下步骤：初始化生成x个晶格，将每一个该晶格的S1尺寸和S2尺寸进行编码并合并成一条染色体，以此形成x条染色体；根据期望值建立适应度函数，其中，该适应度函数用于计算染色体的适应度值；分别计算每条染色体的适应度值；选取适应度值从高到低排列的前y条染色体作为y条“父代染色体”并进行配对且相互交换自己的部分染色体以衍生y条“子代染色体”；返回该分别计算每条染色体的适应度值的步骤，以计算该y条“子代染色体”的适应度值，并判断适应度值是否已达到预定阈值；在判断到适应度值达到预定阈值时，选取该适应度值对应的“子代染色体”并进行反编码以产生新的二维尺寸S1’和S2’。

其中，该y条“父代染色体”进行配对且相互交换自己的部分染色体以衍生y条“子代染色体”的步骤之后还包括：该y条“子代染色体”分别进行变异，接着，返回该利用该分别计算每条染色体的适应度值的步骤，以计算该经过变异的y条“子代染色体”的适应度值。

其中，在该y条“子代染色体”分别进行变异的步骤中包括：该“子代染色体”在某节点上的数值进行变异，和/或更换不同节点上对应的数值。

其中，在该y条“父代染色体”进行配对且相互交换自己的部分染色体以衍生y条“子代染色体”的步骤中包括：该y条“父代染色体”配对时，配对的两条该“父代染色体”在该“适应度值从高到低排列的前y条染色体”中随机组合。

其中，在该将每一个该晶格的S1尺寸和S2尺寸进行编码并合并成一条染色体的步骤中包括：通过十六进制对该S1尺寸和S2尺寸进行编码。

其中，在该将每一个该晶格的S1尺寸和S2尺寸进行编码并合并成一条染色体的步骤中包括：该尺寸S1和尺寸S2分别编码成16位的十六进制数值，该S1尺寸和S2尺寸进行编码并合并成一条染色体后，该染色体为32位的十六进制数值。

其中，在该判断适应度值是否已达到预定阈值的步骤后包括：若判断到适应度值未达到预定阈值时，再次选取适应度值从高到低排列的前y’条染色体作为y’条“父代染色体”并进行配对且相互交换自己的部分染色体以衍生y’条“子代染色体”，计算该y’条“子代染色体”的适应度值，并再次判断适应度值是否已达到预定阈值。

其中，该y’条“父代染色体”并进行配对且相互交换自己的部分染色体以衍生y’条“子代染色体”步骤后还包括：该y’条“子代染色体”分别进行变异，接着，返回该分别计算每条染色体的适应度值的步骤，以计算该经过变异的y’条“子代染色体”的适应度值。

其中，在进行反编码以产生新的二维尺寸S1’和S2’的步骤之后，还包括：记录该二维尺寸S1’和S2’，以备选取该二维尺寸S1’和S2’对应的晶格。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明人工电磁材料设计方法利用遗传算法的原理，较快地搜索得到适应度值最优的二维尺寸S1’和S2’。本发明有效地解决了粒子滤波算法中由于粒子的差异性而出现局部收敛的问题，提高了设计效率，从而可实现大规模产业化生产。

附图说明

图1是本发明人工电磁材料设计方法的第一实施例流程示意图；以及

图2是本发明人工电磁材料设计方法的第二实施例流程示意图。