[发明专利]一种基于LET伴随监测的单粒子风险群探测方法

说明书

本发明公开了一种基于LET伴随监测的单粒子风险群探测方法。本发明将航天器故障时的其搭载的敏感器件发生单粒子效应的类型和概率与LET监测空间粒子环境数据相结合，利用航天器各敏感器件的单粒子防护级别形成单粒子信息群耦合的探测模式，实现了点探测与卫星体监视结合的风险识别模式，能够进行卫星舱内引发器件单粒子效应的粒子辐射环境的实时精准获取，为卫星在轨风险预警提供有效监测方法。本发明利用航天器敏感器件信息复用，不会增加额外器件，成本低，易于实现。

技术领域

本发明涉及在轨卫星单粒子风险探测技术领域，具体涉及一种基于LET伴随监测的单粒子风险群探测方法，是一种单点LET探测与星体单粒子故障融合运用的风险自监测方法。

背景技术

单粒子效应是对航天器电子系统危害最大的辐射效应之一。单粒子效应可使卫星用电子器件的逻辑状态发生改变、电路逻辑功能紊乱、计算机处理的数据发生错误、指令发生错误、程序“跑飞”、计算机瘫痪、体硅CMOS器件和功率器件被其诱发的大电流烧毁，从而使卫星发生异常和故障，甚至使卫星处于灾难性局面之中。

单粒子故障在器件中发生概率与射线在器件中的传能线密度(LET值)紧密关联，常规探测中以LET值进行风险预警，该方法存在诸多关联因素的缺失，如卫星结构差异、器件选型差异、辐射环境位置、卫星运行工况等。使得常规单粒子风险虚警率高，信息难以运用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于LET伴随监测的单粒子风险群探测方法，在利用有限点监测LET谱的基础上，克服单一器件和简单布局难以反映卫星健康状态的弊端，充分融合整星已有多敏感器件单粒子风险信息，结合风险分级算法，可为星体单粒子风险监测提供一种实用化的手段。

本发明的基于LET伴随监测的单粒子风险群探测方法，包括如下步骤：

步骤1，将卫星搭载的各器件根据其单粒子防护能力进行防护级别划分；

步骤2，统计卫星因单粒子效应引发异常或故障时，每个防护级别器件的单粒子效应类别和发生概率；

步骤3，获取卫星因单粒子效应引发异常或故障时的空间粒子辐射环境数据；

步骤4，根据步骤2和步骤3的数据，获得每个防护级别器件的单粒子效应类别、发生概率与空间粒子辐射环境之间的对应关系，进而获得该防护级别器件发生单粒子效应时的空间粒子辐射门限值；

步骤5，监测空间粒子辐射环境数据，若其达到某防护级别器件所对应的门限值时，进行预警。

较优的，将器件的单粒子防护级别划分为3类：产品价格低、单粒子防护能力弱的工业级器件的单粒子防护级别为级别1；具有物理冗余的器件的单粒子防护级别为级别2；产品价格高的航天专用级器件的单粒子防护级别为级别3。

较优的，空间粒子辐射环境数据包括空间环境中电子、质子和重离子的辐射剂量；分别获取某防护级别器件的单粒子效应类别、发生概率与空间环境中电子、质子和重离子辐射剂量的对应关系，得到对应的门限值。

较优的，采用LET探测获得空间粒子辐射环境数据。

较优的，所述器件包括存储器件、使用CMOS工艺制造的器件、MOSFET器件、模拟器件、射频器件、电源器件、处理器、FPGA、EEPROM、FLASH和VCO。

有益效果：

本发明将航天器故障时的其搭载的敏感器件发生单粒子效应的类型和概率与LET监测空间粒子环境数据相结合，利用航天器各敏感器件的单粒子防护级别形成单粒子信息群耦合的探测模式，实现了点探测与卫星体监视结合的风险识别模式，能够进行卫星舱内引发器件单粒子效应的粒子辐射环境的实时精准获取，为卫星在轨风险预警提供有效监测方法。

本发明利用航天器敏感器件信息复用，不会增加额外器件，成本低，易于实现。

附图说明