[发明专利]一种应对空间粒子效应的防护和故障处理方法

说明书

本发明公开了一种应对空间粒子效应的防护和故障处理方法，包括：实施整星级措施，所述整星级措施包括异常监控措施、定时复位措施、复位后恢复措施；以及实施单机级措施，所述单机级措施包括FPGA和DSP单粒子防护措施和大容量存储器防护措施。

技术领域

本发明涉及卫星通讯技术领域，特别涉及一种应对空间粒子效应的防护和故障处理方法。

背景技术

单粒子效应(SEE，Single Event Effect)又称单事件效应，是高能带电粒子在器件的灵敏区内产生大量带电粒子的现象，表现为单个高能粒子轰击造成的器件工作异常。它属于电离效应，当能量足够大的粒子射入集成电路时，由于电离效应(包括次级粒子的)，产生数量极多的电离空穴-电子对，引起半导体器件的软错误，使逻辑器件和存储器产生单粒子翻转，CMOS器件产生单粒子闭锁，甚至出现单粒子永久损伤的现象，单粒子效应的产生与集成电路的集成度的提高、特征尺寸降低、临界电荷和有效二极管阈值下降等会使执单粒子扰动能力降低。器件的抗单粒子翻转能力明显与版图设计、工艺条件等因素有关。单粒子效应又可分为单粒子锁定(SEL，Single Event Latch-up)、单粒子翻转(SEU，SingleEvent Upset)等。

航天器上越来越多地使用低成本、低等级元器件，以降低整体成本，其中包括对单粒子敏感的大规模集成电路，FPGA、DSP和大容量存储芯片等。这些器件没有经过地面的抗辐照筛选，在空间使用时，不仅需要采用抗辐照加固措施，还需要实时监测SEE的发生，即时采取措施，消除故障。

航天器上的星地通信设备用于接收、存储、下传用户所需的数据。受单粒子影响，带来通信中断，会影响用户的使用体验。因此即时的、自主恢复能力对航天器上的星地通信设备尤其重要，这些能力大部分依赖软件来实现。

单粒子效应的故障影响及目前常用的防护措施如下表1所示。

表1常用辐照效应概述

但目前常用的防护单粒子效应故障影响的措施存在以下问题：1)在系统层面缺少有效手段监测单粒子效应的发生，对单粒子效应不能做到即时恢复；2)具体的措施都是针对某个敏感器件的单粒子效应，零散的措施难以从全系统流程上保证单粒子效应发生时数据下传的正确性和通信的连续性；3)消除单粒子效应故障影响的措施常常需要地面指令控制，自主性不强。

本发明提出一种应对空间粒子效应的防护和故障处理方法至少部分的解决目前常用的防护单粒子效应故障影响的措施所存在的上述问题。

发明内容

针对现有技术中防护单粒子效应故障影响的措施所存在的无法即时恢复、无法保证数据通信的正确性和连续性以及自主性不强等问题，根据本发明的一个实施例，提供一种应对空间粒子效应的防护和故障处理方法，包括：

实施整星级措施，所述整星级措施包括异常监控措施、定时复位措施、复位后恢复措施；以及

实施单机级措施，所述单机级措施包括FPGA和DSP单粒子防护措施和大容量存储器防护措施。

在本发明的一个实施例中，所述整星级措施为应对单粒子锁定效应、单粒子翻转效应和单粒子功能中断效应的措施。

在本发明的一个实施例中，所述整星级措施中的异常监控措施进一步包括：

监控通信单机的数据发送接口；

判断发送是否异常；

如果正常，继续监控；以及

如果异常，其他设备就对单机进行复位操作或加断电。

在本发明的一个实施例中，所述整星级措施中的异常监控措施进一步包括：

单机从上游单机接收数据；