[发明专利]一种基于多目标遗传算法的宽频透明吸波体的设计优化系统及其设计方法

说明书

本发明公开了一种基于多目标遗传算法的宽频透明吸波体的设计优化系统及其设计方法。所述多目标遗传算法模块调用其他模块实现透明吸波体的快速设计；所述电磁仿真软件模块计算初代种群的真实值；所述神经网络回归模块计算同类型参数的真实值；所述数据库模块存储所有利用电磁仿真软件模块仿真获得的真实值。用以解决对于多个目标同时优化获得各个参数均衡优化结果的问题。

技术领域

本发明属于微波段超表面吸波体领域，具体涉及一种基于多目标遗传算法的宽频透明吸波体的设计优化系统及其设计方法。

背景技术

微波段吸波体可以将入射的电磁波转换为阻抗热，从而实现微波的吸收。而以微波雷达为主的探测手段需要收到返回信号才能发现目标，而在关重目标上覆盖吸收材料将极大的减小返回信号幅值，从而实现隐身需求。基于电磁波吸收这一特性，透明吸波体在民用领域也有丰富的用途。如微波暗室的光学窗口，射频系统等，通讯基站附近防止电磁辐射等场景对吸波体均有极大的需求。

利用电阻膜层调控电磁波的吸收由来已久，基于均匀膜层的Salisbury screen、Jaumann screen可以实现窄频带上的完美吸收。但是均匀膜层吸波体由于其频段过窄而不具有实际应用价值。而将超表面应用于吸波体的设计，大大扩宽了吸波体的宽带性能，从而实现了宽频强吸收。

超表面是指一种可以对电磁波行为调制的多层人造结构。在水平面上具有亚波长尺度的图案。在电磁理论中，超表面通过特定的边界条件利用的三维空间中的本构参数来调制电磁波的行为。电磁波入射超表面吸波体往往先后经过谐振器层与反射地板层，通过谐振图案层的热损耗，实现电磁波的吸收。

吸波体在宽频上的吸收性能，关键在于提出的谐振器层在宽频上的吸收潜力。已有的模拟电路法，等效介质法可以对简单图案谐振器进行设计并优化。但是简单图案谐振器的宽频吸收性能和高掠角入射性能往往较差。复杂图案谐振器在这两方面有更加优异的表现。而现有提出复杂谐振器的方式，是通过优化算法随机参数并调用仿真软件进行仿真。这一过程对于算力与时间的消耗上要求都是极高的。因此低算力需求的快速宽带吸波体设计需求紧迫。对于多个目标同时优化，获得各个参数均衡优化结果的需求同样迫切。

发明内容

本发明提供一种基于多目标遗传算法的宽频透明吸波体的设计优化系统及其设计方法，用以解决对于多个目标同时优化获得各个参数均衡优化结果的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于多目标遗传算法的宽频透明吸波体的设计优化系统，所述设计优化系统包括多目标遗传算法模块、电磁仿真软件模块、神经网络回归模块和数据库模块；

所述多目标遗传算法模块调用其他模块实现透明吸波体的快速设计；

所述电磁仿真软件模块计算初代种群的性能；

所述神经网络回归模块预测同类型种群的目标函数值；

所述数据库模块存储所有利用电磁仿真软件模块仿真获得的真实值。

一种基于多目标遗传算法的宽频透明吸波体的设计优化系统的设计方法，所述设计优化方法包括以下步骤：

步骤1：利用多目标遗传算法模块建立吸波体种群；

步骤2：计算步骤1或者步骤3的吸波体种群的性能，若数据库模块中有相同个体结果则进行步骤4，若满足神经网络模块对前一代预测准确率高于60％则随机部分个体进行步骤5，其余个体进行步骤6，若以上两者都不满足则进行步骤6，并将利用步骤6获得的结果输入数据库模块；

步骤3：判断步骤2计算的性能是否满足要求，若满足要求则停止优化并输出最优化吸波体；若不满足要求则生成新的种群个体，重复步骤2

步骤4：调用数据库模块内的真实值；

步骤5：调用神经网络回归模块预测个体性能；