东南大学周小阳获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于多项式传递函数的编码超单元参数化建模方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119742009B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411573260.8,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种基于多项式传递函数的编码超单元参数化建模方法是由周小阳;陈珲;陈展野;王倩雯;刘艳萌设计研发完成,并于2024-11-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多项式传递函数的编码超单元参数化建模方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种结合多项式传递函数和深度神经网络增量学习的编码超单元电磁响应参数化建模方法,通过构建融合自适应齐次处理的深度神经网络学习多项式传递函数系数与编码超单元结构的对应关系,实现电磁响应的准确预测。仿真结果表明,使用该参数化建模方法对测试集中的超单元预测的电磁响应参数曲线与超单元全波仿真结果高度拟合,准确度优于其他传统方法。
本发明授权一种基于多项式传递函数的编码超单元参数化建模方法在权利要求书中公布了:1.一种基于增量学习和多项式传递函数的电磁编码超表面单元结构参数化建模方法,其特征在于,包括如下步骤: S1、获取电磁响应S参数及多项式传递函数系数; S2、构建数据集,数据集表示为{Metak,ak,bk,Hsk},其中,Metak为成中心对称的16×16的编码矩阵,用来表征第k个编码超表面单元,ak和bk表示第k个编码超表面单元的多项式传递函数系数向量,Hsk表示第k个编码超表面单元的响应; S3、构建融合自适应齐次处理的系数预测网络模型; S4、将训练集{Metak}train输入分子系数预测网络、分母系数预测网络和齐次向量预测网络进行多任务增量学习; S5、将测试集{Metak}test输入训练好的三个网络中得到误差允许范围内的电磁响应; 步骤S2的方法如下: 数据集表示为{Metak,ak,bk,Hsk},其中,Metak为成中心对称的16×16的编码矩阵,用来表征第k个编码超表面单元,ak和bk表示阶数为Nk的第k个编码超表面单元的多项式传递函数系数向量,具体表示为: 其中,表示第k个编码超表面单元中第i阶的分子系数,表示第k个编码超表面单元中第i阶的分母系数,k=1,2,...,nf,nf为编码超表面单元样本的个数,对于阶数为Nk的第k个样本,Nmin=4和Nmax=12分别表示所有样本中的最小阶数和最大阶数: 并且,ak和bk均为Nmax维的多项式传递函数向量,有效维度为Nk,Hsk是维度为2002维的第k个样本的电磁响应数据,由1001维的实部数据和1001维的虚部数据拼接得到; 将nf=40000个样本划分80%为训练集样本{Metak}train,20%为测试集样本{Metak}test,每个样本输入为16×16的编码矩阵,对应标签为12维的分子多项式系数向量ak、12维的分母多项式系数向量bk、2002维的电磁响应向量; 步骤S3的方法如下: S31、预测同阶分子分母系数向量Ak、Bk和齐次向量qk: 分子系数预测网络A‑Predictor、分母系数预测网络B‑Predictor和齐次向量预测网络Q‑Predictor的输入均为编码超表面单元的编码矩阵Metak,三个网络结构均采用使用残差网络的ResNet18结构,优化器为Adam,A‑Predictor输出Nmax阶分子系数向量Ak,B‑Predictor输出Nmax阶分母系数向量Bk,Q‑Predictor输出Nmax×Nk阶齐次系数向量qk; S32、转换不同阶系数预测向量和齐次系数向量qk将不同阶分子分母系数预测向量扩展为同阶分子分母系数预测向量,阶数为Nmax: 其中,表示第k个编码超表面单元的第i个分子系数,表示第k个编码超表面单元的第i个分母系数,表示第k个编码超表面单元的第i个齐次系数,表示第k个编码超表面单元的第i个齐次后的分子系数,为第k个编码超表面单元的第i个齐次后的分母系数,Mk=Nmax‑Nk,Mk是齐次为Nmax阶时所需要的阶数; 将齐次系数向量qk沿着对角线构造一个Nmax×Nk的矩阵Qk,同阶齐次分子系数向量Ak与不同阶分子系数预测向量有对应关系: 详细展开为: 使用矩阵求逆和矩阵相乘方法将三个子网络的预测值Ak、Bk和qk转换为对应的系数预测向量和S33、构建传递函数层进行电磁响应参数的预测: 使用分子系数预测网络A‑Predictor、分母系数预测网络B‑Predictor得到齐次后的系数向量Ak和Bk,通过多项式传递函数间接获得Metak对应的电磁响应Hks,即传递函数层,通过拼接响应实部和虚部构造为2002维的电磁响应向量; 步骤S33中传递函数层的构建是使用分子系数预测网络A‑Predictor产生的齐次分子系数向量和分母系数预测网络B‑Predictor产生的齐次分母系数向量计算电磁响应函数Hks,记为: s=j×2πf其中,j为虚数单位,f为编码超表面单元的工作频带,该传递函数层不进行参数的更新; 所述电磁编码超表面单元结构,具有金属顶层、介质层、金属底层三层,其中顶层为金属谐振层,所述金属顶层的编码图案区域宽度为8mm,编码图案金属铜贴片宽度为0.5mm,金属顶层是中心对称的16×16的编码矩阵,所述金属顶层的金属铜贴片和底层的金属背板电导率σ为5.8+007Sm,金属顶层和金属底层的厚度t2=0.017mm。
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