[发明专利]一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，包括以下步骤：S1.预先选取多种吸波材料供设计所需；S2.基于遗传算法，完成多层吸波材料的设计：S201.种群初始化；S202.确定遗传算法的目标函数；S203.设置进化代数和遗传算子的参数；S204.利用目标函数对初始化种群中的每一个个体进行目标函数值计算；S205.利用谢菲尔德工具箱对S204求得的种群中个体的目标函数值分配适应度；S206.根据设置的遗传算子参数，对种群中的个体进行选择，然后对选择的个体进行交叉和变异两个遗传操作，得到新一代的种群；S207.对新一代种群再次执行步骤S204~S207，直至满足停止条件后，输出种群中的个体作为设计结果。本发明基于遗传算法，实现了低频多层多种吸波材料进行优化设计。

技术领域

本发明涉及吸波材料设计，特别是涉及一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法。

背景技术

目前而言，雷达已经向低频段发展，现有的低频雷达工作频段可以从C波段到P波段，相对于发展已经比较成熟的高频吸波材料，低频雷达吸波材料现阶段难以实现较好的低频吸波效果，因此军事目标被低频雷达探测的概率增大。我们生活中常用的电子设备一般工作在1GHz-到4GHz范围内，研究表明该范围内的电磁波会对人体的健康造成一定的影响。因此我们需要在低频段具有良好吸波效果的吸波材料来解决上述问题。

一般吸波材料的设计都是针对单层吸波材料，但是单层吸波材料一般存在吸收强度低，带宽窄，而且在低频段电磁波波长，依据四分之一波长理论设计满足要求单层吸波材料具有很大的厚度。通过设计多层吸波材料可以在厚度不变乃至更薄的情况下设计出低频宽带的吸波材料。但是根据已有的单层吸波材料直接设计出满足要求的低频多层吸波材料往往计算复杂，工作量大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，能够据已有的单层吸波材料的电磁参数快速设计低频吸波性能较好的低频多层吸波材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，包括以下步骤：

S1.预先选取多种吸波材料，供低频多层吸波材料设计所需；

S2.基于遗传算法，完成多层吸波材料的设计：

S201.种群初始化；

S202.确定遗传算法的目标函数；

S203.设置进化代数和遗传算子的参数；

S204.利用目标函数对初始化种群中的每一个个体进行目标函数值计算；

S205.利用谢菲尔德工具箱对S204求得的种群中个体的目标函数值分配适应度；

S206.根据设置的遗传算子参数，对种群中的个体进行选择，然后对选择的个体进行交叉和变异两个遗传操作，得到新一代的种群；

S207.返回步骤S204，对新一代种群执行步骤S204～S207，直至满足遗传算法停止条件后，输出种群中的个体作为设计结果。

其中，所述步骤S201包括

将每一种材料分别用不同的三位二进制编码表示，三位二进制编码最多可以表示8种不同的材料；

在遗传算法中设置染色体长度为M位的二进制编码，其中每三位二进制数就代表一种材料；多层吸波材料的层数N＝M/3，其中M为三的倍数；

随机生成一个200×M初始种群，其为元素只有0和1的矩阵，其中200代表随机生成需要优化的个体总数，通过对每一个个体M位二进制数中每三位分别解码得到对应的十进制数，得到每一层材料所对应的材料种类，并确定其对应的介电常数和磁导率，以便于目标函数的求解；