[發(fā)明專利]一種基于LET伴隨監(jiān)測的單粒子風險群探測方法

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112660429A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 全林;李泠;沈國紅;王東亞;荊濤;冷佳醒;王鯤鵬;吳文堂;段美亞;趙蓓蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: B64G1/66
• 分類號: B64G1/66
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發(fā)明公開了一種基于LET伴隨監(jiān)測的單粒子風險群探測方法。本發(fā)明將航天器故障時的其搭載的敏感器件發(fā)生單粒子效應的類型和概率與LET監(jiān)測空間粒子環(huán)境數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用航天器各敏感器件的單粒子防護級別形成單粒子信息群耦合的探測模式，實現(xiàn)了點探測與衛(wèi)星體監(jiān)視結(jié)合的風險識別模式，能夠進行衛(wèi)星艙內(nèi)引發(fā)器件單粒子效應的粒子輻射環(huán)境的實時精準獲取，為衛(wèi)星在軌風險預警提供有效監(jiān)測方法。本發(fā)明利用航天器敏感器件信息復用，不會增加額外器件，成本低，易于實現(xiàn)。

技術領域

本發(fā)明涉及在軌衛(wèi)星單粒子風險探測技術領域，具體涉及一種基于LET伴隨監(jiān)測的單粒子風險群探測方法，是一種單點LET探測與星體單粒子故障融合運用的風險自監(jiān)測方法。

背景技術

單粒子效應是對航天器電子系統(tǒng)危害最大的輻射效應之一。單粒子效應可使衛(wèi)星用電子器件的邏輯狀態(tài)發(fā)生改變、電路邏輯功能紊亂、計算機處理的數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤、指令發(fā)生錯誤、程序“跑飛”、計算機癱瘓、體硅CMOS器件和功率器件被其誘發(fā)的大電流燒毀，從而使衛(wèi)星發(fā)生異常和故障，甚至使衛(wèi)星處于災難性局面之中。

單粒子故障在器件中發(fā)生概率與射線在器件中的傳能線密度(LET值)緊密關聯(lián)，常規(guī)探測中以LET值進行風險預警，該方法存在諸多關聯(lián)因素的缺失，如衛(wèi)星結(jié)構(gòu)差異、器件選型差異、輻射環(huán)境位置、衛(wèi)星運行工況等。使得常規(guī)單粒子風險虛警率高，信息難以運用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于LET伴隨監(jiān)測的單粒子風險群探測方法，在利用有限點監(jiān)測LET譜的基礎上，克服單一器件和簡單布局難以反映衛(wèi)星健康狀態(tài)的弊端，充分融合整星已有多敏感器件單粒子風險信息，結(jié)合風險分級算法，可為星體單粒子風險監(jiān)測提供一種實用化的手段。

本發(fā)明的基于LET伴隨監(jiān)測的單粒子風險群探測方法，包括如下步驟：

步驟1，將衛(wèi)星搭載的各器件根據(jù)其單粒子防護能力進行防護級別劃分；

步驟2，統(tǒng)計衛(wèi)星因單粒子效應引發(fā)異常或故障時，每個防護級別器件的單粒子效應類別和發(fā)生概率；

步驟3，獲取衛(wèi)星因單粒子效應引發(fā)異常或故障時的空間粒子輻射環(huán)境數(shù)據(jù)；

步驟4，根據(jù)步驟2和步驟3的數(shù)據(jù)，獲得每個防護級別器件的單粒子效應類別、發(fā)生概率與空間粒子輻射環(huán)境之間的對應關系，進而獲得該防護級別器件發(fā)生單粒子效應時的空間粒子輻射門限值；

步驟5，監(jiān)測空間粒子輻射環(huán)境數(shù)據(jù)，若其達到某防護級別器件所對應的門限值時，進行預警。

較優(yōu)的，將器件的單粒子防護級別劃分為3類：產(chǎn)品價格低、單粒子防護能力弱的工業(yè)級器件的單粒子防護級別為級別1；具有物理冗余的器件的單粒子防護級別為級別2；產(chǎn)品價格高的航天專用級器件的單粒子防護級別為級別3。

較優(yōu)的，空間粒子輻射環(huán)境數(shù)據(jù)包括空間環(huán)境中電子、質(zhì)子和重離子的輻射劑量；分別獲取某防護級別器件的單粒子效應類別、發(fā)生概率與空間環(huán)境中電子、質(zhì)子和重離子輻射劑量的對應關系，得到對應的門限值。

較優(yōu)的，采用LET探測獲得空間粒子輻射環(huán)境數(shù)據(jù)。

較優(yōu)的，所述器件包括存儲器件、使用CMOS工藝制造的器件、MOSFET器件、模擬器件、射頻器件、電源器件、處理器、FPGA、EEPROM、FLASH和VCO。

有益效果：

本發(fā)明將航天器故障時的其搭載的敏感器件發(fā)生單粒子效應的類型和概率與LET監(jiān)測空間粒子環(huán)境數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用航天器各敏感器件的單粒子防護級別形成單粒子信息群耦合的探測模式，實現(xiàn)了點探測與衛(wèi)星體監(jiān)視結(jié)合的風險識別模式，能夠進行衛(wèi)星艙內(nèi)引發(fā)器件單粒子效應的粒子輻射環(huán)境的實時精準獲取，為衛(wèi)星在軌風險預警提供有效監(jiān)測方法。

本發(fā)明利用航天器敏感器件信息復用，不會增加額外器件，成本低，易于實現(xiàn)。

附圖說明