[发明专利]基于故障传播的航天器系统级单粒子翻转影响分析方法

摘要

本发明提供了一种基于故障传播的航天器系统级单粒子翻转影响分析方法，包括空间辐射环境效应评估，系统单粒子故障传播建模，面向器件级、单机级和系统级的单粒子翻转故障率计算。本发明解决了现有航天器设计时在评估单粒子效应对敏感系统影响的系统化和定量化问题，可为航天器元器件选型，单机、系统的防辐射设计方案优化提供必要的参考。

主权项

一种基于故障传播的航天器系统级单粒子翻转影响分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据环境预示模式和屏蔽模型，确定影响单粒子翻转的粒子源，即质子和重离子的能谱；步骤2：将航天器系统中对单粒子敏感或单粒子翻转阈值较低的元器件作为初始层次，逐层建立从元器件到单机，再从单机到系统的故障传播模型；步骤3：获得元器件的σ‑LET曲线，然后利用非线性拟合得到翻转阈值、饱和翻转截面；再结合步骤1中获得的质子和重离子的能谱，计算元器件单粒子翻转故障率，其中，元器件单粒子翻转故障率包括质子单粒子翻转故障率R_p和重离子单粒子翻转故障率R_H；计算得到了质子单粒子翻转故障率R_p和重离子单粒子翻转故障率R_H后，元器件单粒子翻转故障率R等于两者之和，公式如下式所示：R＝R_p+R_H步骤4：根据单机使用的单粒子敏感器件的数量，结合单机采取的单粒子翻转防护措施，得到单机单粒子翻转故障率；步骤5：根据系统内的单机组成以及单机之间的关联关系，计算系统单粒子翻转故障率，计算公式如下：(1)串联系统假设n台单机中的各台单机发生单粒子翻转的故障率分别为R₁、R₂、...、R_n，则该串联系统的单粒子翻转故障率R_S为：$R_S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{R}_i$其中，R_i表示第i台单机的单粒子翻转故障率；(2)并联系统假设并联系统的主份单机、备份单机的单粒子翻转故障率分别为R_主、R_备，设主份单机在时刻t₀发生了单粒子翻转，重新加载需要时间Δt，只要备份单机不在该时间段Δt内同时发生单粒子翻转，则整个系统能够不间断工作；该并联系统的单粒子翻转故障率为：其中，N＝day/Δt，day表示1天；[·]表示取数值，不含单位；(3)混联系统由多个单机组成的混联系统，根据该混联系统的可靠性框图分解为局部的串联系统或并联系统，再根据串联系统、并联系统的单粒子翻转故障率，计算得到混联系统的单粒子翻转故障率。