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论文中心|计算机应用 ]空间辐射环境仿真平台的设计与实现 |
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1 引言
空间辐射环境对航天器及电子学设备具有重要影响[1]，空间辐射环境约占航天器故障原因的45％[2]，其中总剂量效应和单粒子效应约占94％以上[2]。
针对空间辐射环境的严重性和危害性，国外航天机构通过直接使用抗辐射加固器件，或商业现货（Commercial Off-The-Shelf, COTS）器件应用于空间辐射环境的可靠性规范来保证系统和设备的可靠度，后一种方法是美国航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）等航天机构20世纪90年代以来的重要研究方向和倡导政策之一，并相应地开发出诸如RadBelt、NOVICE和Space Radiation Model等空间辐射环境预测、辐射效应仿真软件来辅助电子学设备的可靠性设计和试验。
由于性能需求和经济可承受性等因素，我国航天工程中也部分采用了具有“畸形质量特性”（高性能而低可靠性）的COTS器件，而且有效载荷电子学设备又需达到高可靠、长寿命的要求，同时，结合文献[2]故障原因统计数据，我们得到如下重要结论：开展空间辐射环境及辐射效应的预估研究是保证航天任务成功的要点和重点之一。但是，进行该方面研究工作的天基试验成本高、样本量少、周期长，地基试验又难以模拟空间高能粒子能量、成本也较高、周期也较长，从而仿真方法不失为一种快速、有效的手段。目前，NASA和ESA的上述先进仿真软件仅供其内部使用，国内尚无此类工具。
因此，设计开发空间辐射环境仿真平台，用以确定在轨辐射环境参数，对元器件选型、环境适应性试验、电子学设备的可靠性设计、系统结构优化等有重要指导意义，对航天任务成功有重要保证意义。
2仿真平台的设计与实现
2.1总体结构
空间辐射环境仿真平台（Space Radiation Environment Simulation Platform, SRESP）的设计开发运用CBS方法[3]，采用星型拓扑结构，分为中心层、外围层和扩展层，如图1所示。
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| 目录： |
1 引言
2 仿真平台的设计与实现
3 实例分析
4 结论 |
| 参考资料： |
[1] 范娟，张伯珩，边川平. 一种CCD 相机控制系统的可靠性设计[J]. 微计算机信息，2006，10-1：73-75.
[2] R.Velazco, R.Ecoffet, F. Faure. How to Characterize the Problem of SEU in Processors & Representative Errors Observed on Flight[A]. Proceedings of the 11th IEEE International On-Line Testing Symposium[C]. USA: IEEE Computer Society, 2005.
[3] T.Oberndorf, L.Brownsword, C.A.Sledge. An Activity Framework for COTS-Based Systems[R]. SEI Technical Report CMU/SEI-2000-TR-010, SEI, CMU, Pittsburgh, 2000.
[4] D.M.Sawyer, J.I.Vette. AP-8 Trapped Proton Environment for Solar Maximum and Solar Minimum[R]. NASA/TM-X-72605, 1976.
[5] J.I.Vette. The AE-8 Trapped Electron Model Environment[R]. NASA-GSFC/NSSDC/WDC-A-R&S 91-24, 1991.
[6] S.Agostinelli, J.Allison, K. Amako, et al. Geant4: a Simulation Toolkit[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 506 (2003) 250~303.
[7] Yugo Kimoto, Norio Nemoto, Haruhisa Matsumoto, et al. Space Radiation Environment and Its Effects on Satellites: Analysis of the First Data from TEDA on Board ADEOS-Ⅱ[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2005, 52(5), 1574~1578. |
| 简单介绍： |
| 为提高航天工程系统或有效载荷电子学设备的可靠性、减小任务风险以及便于方案决策，应对系统和有效载荷的空间辐射环境进行准确预估。采用CBS(COTS-Based System)开发方法，通过领域模型评估选取了商业现货软构件，建立了空间辐射环境仿真平台。利用该平台进行了能谱、总剂量、传能线密度、射程等多种空间辐射环境特征参数和屏蔽策略的仿真分析，结果表明仿真数据可靠；该平台能够满足空间任务分析需求，并为电子学设备的可靠性设计和试验提供重要依据。 |
 点评资料 :
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