[發明專利]一種應對空間粒子效應的防護和故障處理方法

有效

• 申請號: 202110293382.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN113014312B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張煒;劉會杰;丁晟;胡偉圣;林清;高軒;姜泉江;石慧玲
• 申請（專利權）人: 上海微小衛星工程中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅;李鏑的

本發明公開了一種應對空間粒子效應的防護和故障處理方法，包括：實施整星級措施，所述整星級措施包括異常監控措施、定時復位措施、復位后恢復措施；以及實施單機級措施，所述單機級措施包括FPGA和DSP單粒子防護措施和大容量存儲器防護措施。

技術領域

本發明涉及衛星通訊技術領域，特別涉及一種應對空間粒子效應的防護和故障處理方法。

背景技術

單粒子效應(SEE，Single Event Effect)又稱單事件效應，是高能帶電粒子在器件的靈敏區內產生大量帶電粒子的現象，表現為單個高能粒子轟擊造成的器件工作異常。它屬于電離效應，當能量足夠大的粒子射入集成電路時，由于電離效應(包括次級粒子的)，產生數量極多的電離空穴-電子對，引起半導體器件的軟錯誤，使邏輯器件和存儲器產生單粒子翻轉，CMOS器件產生單粒子閉鎖，甚至出現單粒子永久損傷的現象，單粒子效應的產生與集成電路的集成度的提高、特征尺寸降低、臨界電荷和有效二極管閾值下降等會使執單粒子擾動能力降低。器件的抗單粒子翻轉能力明顯與版圖設計、工藝條件等因素有關。單粒子效應又可分為單粒子鎖定(SEL，Single Event Latch-up)、單粒子翻轉(SEU，SingleEvent Upset)等。

航天器上越來越多地使用低成本、低等級元器件，以降低整體成本，其中包括對單粒子敏感的大規模集成電路，FPGA、DSP和大容量存儲芯片等。這些器件沒有經過地面的抗輻照篩選，在空間使用時，不僅需要采用抗輻照加固措施，還需要實時監測SEE的發生，即時采取措施，消除故障。

航天器上的星地通信設備用于接收、存儲、下傳用戶所需的數據。受單粒子影響，帶來通信中斷，會影響用戶的使用體驗。因此即時的、自主恢復能力對航天器上的星地通信設備尤其重要，這些能力大部分依賴軟件來實現。

單粒子效應的故障影響及目前常用的防護措施如下表1所示。

表1常用輻照效應概述

但目前常用的防護單粒子效應故障影響的措施存在以下問題：1)在系統層面缺少有效手段監測單粒子效應的發生，對單粒子效應不能做到即時恢復；2)具體的措施都是針對某個敏感器件的單粒子效應，零散的措施難以從全系統流程上保證單粒子效應發生時數據下傳的正確性和通信的連續性；3)消除單粒子效應故障影響的措施常常需要地面指令控制，自主性不強。

本發明提出一種應對空間粒子效應的防護和故障處理方法至少部分的解決目前常用的防護單粒子效應故障影響的措施所存在的上述問題。

發明內容

針對現有技術中防護單粒子效應故障影響的措施所存在的無法即時恢復、無法保證數據通信的正確性和連續性以及自主性不強等問題，根據本發明的一個實施例，提供一種應對空間粒子效應的防護和故障處理方法，包括：

實施整星級措施，所述整星級措施包括異常監控措施、定時復位措施、復位后恢復措施；以及

實施單機級措施，所述單機級措施包括FPGA和DSP單粒子防護措施和大容量存儲器防護措施。

在本發明的一個實施例中，所述整星級措施為應對單粒子鎖定效應、單粒子翻轉效應和單粒子功能中斷效應的措施。

在本發明的一個實施例中，所述整星級措施中的異常監控措施進一步包括：

監控通信單機的數據發送接口；

判斷發送是否異常；

如果正常，繼續監控；以及

如果異常，其他設備就對單機進行復位操作或加斷電。

在本發明的一個實施例中，所述整星級措施中的異常監控措施進一步包括：

單機從上游單機接收數據；