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原文传递介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法及装置

专利名称：	介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法及装置
摘要：	本发明提供一种介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法及装置，所述方法包括：对人工结构分层切割；实现对每层人工结构的电磁参数初定位；结合数值分析方法和材料结构参数理论计算、拟合分层人工结构等效电磁参数的分布趋势；基于结构等效参数理论及所述分层人工结构等效电磁参数的分布趋势，计算材料等效电磁参数搜索寻优空间；利用遗传算法生成材料等效电磁参数基因；利用遗传算法对所述材料等效电磁参数基因进行处理。根据本发明的方案，对于介质材料非均匀的人工结构，实现了误差小、易于实现的电磁参数反演。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院
发明人：	郭少军;沈同圣;邹春荣;周晓松;于化鹏;刘子博
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
申请号：	CN201911390406.4
公开号：	CN111103327A
代理机构：	中国和平利用军工技术协会专利中心
代理人：	刘光德
分类号：	G01N27/00;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/00
申请人地址：	100071 北京市丰台区东大街53号院
主权项：	1.一种介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S101：根据所述人工结构的厚度自输入到输出方向对其分层切割并标记层次编号，切割的各个层厚度均等；步骤S102：利用分层反演算法反演每层人工结构的材料等效电磁参数，即利用分层结构等效参数理论或Smith S电磁参数反演方法对每层人工结构反演材料等效电磁参数，实现对每层人工结构的电磁参数初定位；所述材料等效电磁参数与电磁参数等效；步骤S103：获得各层的初定位后的电磁参数，并结合数值分析方法和材料结构参数理论计算，对获得的各层的初定位后的电磁参数进行计算、关联，得到拟合的人工结构等效电磁参数的分布趋势，分布趋势是一曲线数据；步骤S104：初始化当前层为第1层；步骤S105：获取当前层，判断当前层是否大于所述人工结构的分层数，若是，进入步骤S1010；若否，进入步骤S106；步骤S106：基于结构等效参数理论及所述人工结构等效电磁参数的分布趋势，计算当前层的材料等效电磁参数搜索寻优空间；步骤S107：利用遗传算法生成当前层的材料等效电磁参数基因，所述当前层的材料等效电磁参数基因具有若干基因串，基因串的个数与当前层的材料等效电磁参数个数相同；步骤S108：利用遗传算法对所述材料等效电磁参数基因进行处理，生成新的材料等效电磁参数基因，对生成的新的材料等效电磁参数基因进行仿真，生成曲线数据，计算所述介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数性能得分值，基于所述得分值确定曲线相似度距离；步骤S109：判断曲线相似度距离误差是否小于设定值，若是，记录当前层的最优材料等效电磁参数基因，当前层的层数加1，即准备处理分层结构的下一层，进入步骤S105，若否，进入步骤S108；步骤S1010：输出各层的最优等效电磁参数基因，并将所述各层的最优等效电磁参数基因输入FDTD模型，仿真得到所述介质材料非均匀的人工结构的等效电磁参数。 2.如权利要求1所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，所述介质材料非均匀的人工结构包括自输入到输出方向排列的复合材料层和介质材料功能层，所述复合材料层针对不同应用材料属性设定相应参数，所述人工介质材料功能层通过S参数分层反演、参数分布趋势拟合、搜索空间计算、遗传算法迭代实现电磁参数与性能的反演。 3.如权利要求1所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，所述介质材料非均匀的人工结构的等效电磁参数反演首先通过理论算法Motamedi或Smith S参数反演进行等效电磁参数初始定位。 4.如权利要求1所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，所述搜索空间的广度是基于人工结构的尺寸、占空比以及人工结构材质极限条件进行数值概算的。 5.如权利要求1所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，人工结构的介质材料功能层进行分层时，分层的厚度可以按照需求设定。 6.如权利要求1所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，步骤S108：利用遗传算法对所述材料等效电磁参数基因进行处理，生成新的材料等效电磁参数基因，对生成的新的材料等效电磁参数基因进行仿真，生成曲线数据，计算所述介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数性能得分值，基于所述得分值确定曲线相似度距离，包括：步骤S1081：基于介电常数与损耗角正切的对整体的透波性能的影响特性，生成基因交叉、变异规则；并对基因进行交叉、变异操作，生成新的基因；步骤S1082：使用FDTD仿真结构进行仿真，得到该新的基因的参数仿真S21曲线数据；步骤S1083：计算所述介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数性能得分值，基于等效电磁参数性能得分值确定曲线相似度距离，即计算其中dis(S1,S2)表示两条曲线的综合量化相似程度，公式中的第一项是两个向量的欧式距离，第二项\|\|S1\|·\|S2\|-\|是两个向量的內积与两向量模的乘积的差的绝对值，值越大表示向量形态相似性越差；第一项体现了两个向量的空间距离大小，在参数优化过程中用于寻找空间距离最近的参数；第二项体现了两个向量的形态相似度。 7.如权利要求1所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法，其特征在于，基因长度为20bit，种群大小为100，分布概率密度为高斯分布。 8.一种介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演装置，其特征在于，所述装置包括：切割模块：根据所述人工结构的厚度自输入到输出方向对其分层切割并标记层次编号，切割的各个层厚度均等；初定位模块：利用分层反演算法反演每层人工结构的材料等效电磁参数，即利用分层结构等效参数理论或Smith S电磁参数反演方法对每层人工结构反演材料等效电磁参数，实现对每层人工结构的电磁参数初定位；所述材料等效电磁参数与电磁参数等效；分布趋势生成模块：获得各层的初定位后的电磁参数，并结合数值分析方法和材料结构参数理论计算，对获得的各层的初定位后的电磁参数进行计算、关联，得到拟合的人工结构等效电磁参数的分布趋势，分布趋势是一曲线数据；初始化模块：初始化当前层为第1层；第一判断模块：用于获取当前层，判断当前层是否大于所述人工结构的分层数；确定寻优空间模块：基于结构等效参数理论及所述人工结构等效电磁参数的分布趋势，计算当前层的材料等效电磁参数搜索寻优空间；基因生成模块：利用遗传算法生成当前层的材料等效电磁参数基因，所述当前层的材料等效电磁参数基因具有若干基因串，基因串的个数与当前层的材料等效电磁参数个数相同；遗传算法寻优模块：利用遗传算法对所述材料等效电磁参数基因进行处理，生成新的材料等效电磁参数基因，对生成的新的材料等效电磁参数基因进行仿真，生成曲线数据，计算所述介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数性能得分值，基于所述得分值确定曲线相似度距离；第二判断模块：判断曲线相似度距离误差是否小于设定值；输出模块：输出各层的最优等效电磁参数基因，并将所述各层的最优等效电磁参数基因输入FDTD模型，仿真得到所述介质材料非均匀的人工结构的等效电磁参数。 9.一种介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演系统，其特征在于，包括：处理器，用于执行多条指令；存储器，用于存储多条指令；其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求1-7之任一项所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法。 10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1-7之任一项所述的介质材料非均匀的人工结构等效电磁参数反演方法。
所属类别：	发明专利