[发明专利]一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法

权利要求书

1.一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据卫星预设的飞行轨道和任务时长，利用空间辐射环境模型分析卫星寿命内受到的空间辐射通量；

S2，基于SHIELDOSE-2模型以及S1分析的空间辐射通量计算简单几何模型的屏蔽作用，获得指定材料几何屏蔽下的剂量-深度曲线。

S3，等效简化卫星三维模型获得卫星简化形状模型，根据卫星三维模型内敏感芯片的位置获得总剂量待测点坐标；

S4，以基于S3获得的待测点坐标为中心点，通过空间网格划分法获得从中心点发出的矢量射线，并以这些矢量射线为基础划分空间网格；

S5，基于S3构建的卫星形状模型和S4构建的矢量射线集合进行相交分析，计算等效相交厚度；

S6，基于S2计算的剂量-深度曲线和S5计算的各矢量射线方向的等效相交厚度，计算各矢量射线方向上的剂量值，得到剂量的三维分布情况，加权求和得到待测点的总剂量值；

S7，基于S6得到的待测点剂量的三维分布情况和总剂量值进行总剂量防护分析；对比总剂量值和待测点处器件的总剂量阈值判断是否满足总剂量防护要求。

2.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于步骤S4中的空间网格划分法选用等角度划分法、等立体角划分法或正二十面体空间网格划分法。

3.根据权利要求2所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于根据划分次数输出不同数量的矢量射线。

4.根据权利要求2所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于计算输出的矢量射线分布均匀。

5.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于步骤S5中的计算等效相交厚度具体为计算每条射线和卫星形状模型组成模块的相交厚度，结合模块的材料密度，将各矢量射线方向上的各相交材料厚度等效为步骤S2中指定材料的厚度。

6.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于计算的总剂量分布情况可以反映待测点处各方向的总剂量分布值，可为总剂量防护提供依据。

7.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于步骤S7还包括：如果不满足器件总剂量防护要求，则依据剂量的三维分布情况对卫星模型进行加固优化，并回到S3重新进行总剂量计算。

8.根据权利要求2所述的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于所述剂量-深度曲线中的深度即为指定材料的厚度。

9.根据权利要求2所述的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于所述指定材料为卫星的主要材料，选用铝或钛合金。

10.根据权利要求2所述的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法，其特征在于所述正二十面体空间网格划分法，具体步骤包括：

S41，将正二十面体对称放置在坐标系中，其顶点均在坐标面上，其中心点坐标为(0，0，0)，设其外接球半径为r，则各顶点坐标为(±m，0，±n),(0，±n，±m),(±n，±m，0)，其中m、n的计算公式为(1)：

取与一二卦限相交的7个面进行分析，构建数组顺序存储7面的顶点坐标；

S42，基于S41获得的数组，计算单面内各射线矢量端点坐标，由于面与面之间存在公共边，在单面计算中并没有计算AC边上的射线矢量端点，避免了重复计算、提高计算效率，有利于编程实现；计算公式为(2)、(3)：

公式(2)、(3)中：A、C、B分别是该面的顶点，n为正二十面体划分中的迭代划分次数，u为的单位向量，v为的单位向量，i为u方向上的长度，j为v方向上的长度，(x_ij，y_ij，z_ij)表示该面上向量坐标为(i，j)的射线矢量端点坐标，iu表示(x_ij，y_ij，z_ij)在u方向上的向量值，jv表示(x_ij，y_ij，z_ij)在v方向上的向量值；

S43，重复步骤S41-S42操作，依次将数组中存储的七面顶点坐标代入A、B、C进行射线矢量端点计算，获得七面的射线矢量端点；

S44，利用正二十面体的对称性质对上述得到的坐标点进行遍历处理，在复制的过程中将点分为三组，其中第一二卦限内的每个点需要对称复制三次，得到四个点；oxy、oxz坐标面上的点需要对称复制一次，得到两个点；其余的点舍弃；

如果该点在第一二卦限内，则对称复制三次，公式为(4)：

公式(4)中：(x，y，z)表示在第一二卦限内的点坐标，其y0、z0，p、q分别为y、z的复制系数，(x_pq，y_pq，z_pq)表示对称复制三次后的顶点坐标；pq就是这个复制过程中“第一二卦限内的每个点需要对称复制三次”的公式表达，pq的值在集合{-1，1}，一共有四种情况，当pq都为1时，坐标xyz不变，当p为-1时表示坐标xyz以oxz为对称面复制为坐标x-yz；同理得到复制坐标xy-z和x-y-z；

如果该点在oxy坐标面上，则对称复制一次，公式为(5)：

公式(5)中：(x，y，0)表示在oxy坐标面上的点坐标，其y0，(x_p，y_p，0)表示对称复制一次后的顶点坐标；

如果该点在oxz坐标面上，则对称复制一次，公式(6)为：

公式(6)中：(x,0,z)表示在oxz坐标面上的点坐标，其z0，(x_q，0，z_q)表示对称复制一次后的顶点坐标；

S45，获得正二十面体迭代n次划分的射线矢量端点,由于正二十面体中心点坐标为(0，0，0)，所以射线矢量端点和坐标原点即获得射线矢量，最终获得正二十面体迭代n次划分的射线矢量。