空間輻射環(huán)境可靠性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及可靠性分析技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種空間福射環(huán)境可靠性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空間福射環(huán)境可靠性是指地面、航空或航天電子系統(tǒng)在規(guī)定的任務(wù)周期和規(guī)定的 空間福射環(huán)境影響下，完成規(guī)定的功能的能力或概率。空間福射環(huán)境中包括銀河宇宙射線 重離子、地球捕獲帶質(zhì)子、電子、丫射線、太陽(yáng)事件質(zhì)子、大氣層高能中子和/或熱中子等。
[0003] 航天電子系統(tǒng)，當(dāng)元器件受到福射應(yīng)力時(shí)可能會(huì)發(fā)生單粒子效應(yīng)、總劑量效應(yīng)或 位移損傷效應(yīng)。而航空飛機(jī)和地面計(jì)算機(jī)工作中可能會(huì)發(fā)生單粒子效應(yīng)。因此，亟須一套 有效的可靠性分析方法來(lái)對(duì)空間福射環(huán)境下的電子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析，為我國(guó)地面、航 空或航天電子系統(tǒng)的危害防控提供有力技術(shù)支持。
[0004] 然而，目前的可靠性分析方法僅考慮了電子系統(tǒng)所受到的福射應(yīng)力之外的其它物 理應(yīng)力，而未考慮到福射應(yīng)力。所謂的其它物理應(yīng)力按照屬性分為熱應(yīng)力、電應(yīng)力、熱循環(huán) 應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、濕度應(yīng)力W及化學(xué)應(yīng)力等。由于福射應(yīng)力對(duì)電子系統(tǒng)中元器件的影響是非 常大的，因此利用目前的可靠性分析方法得到的分析結(jié)果并不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提高空間福射環(huán)境可靠性分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種空間福射環(huán)境可靠性分析方法。該方法 包括：
[0007] S1、將空間福射環(huán)境下電子系統(tǒng)中預(yù)設(shè)層級(jí)的分析對(duì)象按照故障預(yù)警修復(fù)方式分 為若干個(gè)組別，
[0008] 其中，所述預(yù)設(shè)層級(jí)為系統(tǒng)級(jí)、設(shè)備級(jí)或器件級(jí)，系統(tǒng)級(jí)的分析對(duì)象為電子系統(tǒng)， 設(shè)備級(jí)的分析對(duì)象為該電子系統(tǒng)中的設(shè)備，器件級(jí)的分析對(duì)象為該電子系統(tǒng)中的電子器 件；
[0009] S2、計(jì)算預(yù)設(shè)層級(jí)的每一組別在空間福射環(huán)境中的福射應(yīng)力作用下的失效率；
[0010] S3、根據(jù)預(yù)設(shè)層級(jí)的相應(yīng)組別在空間福射環(huán)境中的福射應(yīng)力作用下的失效率，計(jì) 算預(yù)設(shè)層級(jí)的相應(yīng)組別在空間福射環(huán)境下的的總失效率；
[0011] S4、根據(jù)預(yù)設(shè)層級(jí)中各組別的所述總失效率，計(jì)算空間福射環(huán)境可靠性的分析指 標(biāo)的大小；
[0012] S5、根據(jù)所述分析指標(biāo)的大小，對(duì)所述空間福射環(huán)境可靠性進(jìn)行分析，得到分析結(jié) 果。
[0013] 進(jìn)一步地，在所述步驟Sl中分組得到的組別包括：計(jì)劃中斷短期硬失效組別、計(jì) 劃中斷長(zhǎng)期硬失效組別、非計(jì)劃中斷短期硬失效組別、非計(jì)劃中斷長(zhǎng)期硬失效組別和軟失 效組別。
[0014] 進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)層級(jí)中每一組別的失效率A SKe通過(guò)下式計(jì)算：
[0015] Asre= ^ SEE+入 TID+入皿
[0016] 其中，A see為相應(yīng)組別中的所有分析對(duì)象在福射應(yīng)力作用下因發(fā)生單粒子效應(yīng)而 失效的失效率之和，Atid為所述相應(yīng)組別中的所有分析對(duì)象在福射應(yīng)力作用下因發(fā)生總劑 量效應(yīng)而失效的失效率之和，A DD為所述相應(yīng)組別中所有分析對(duì)象在福射應(yīng)力作用下因發(fā) 生位移損傷效應(yīng)而失效的失效率之和。
[0017] 進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)層級(jí)中非計(jì)劃中斷短期硬失效組別、非計(jì)劃中斷長(zhǎng)期硬失效組別 或軟失效組別的失效率A SEE通過(guò)下式計(jì)算：
[0018] 入 SEE 二入 SEE H+ 入 SEE P+ 入 SEE HN+ 入 SEE TN
[0019] 其中，Asee H為相應(yīng)組別中所有分析對(duì)象因重離子福射應(yīng)力導(dǎo)致發(fā)生單粒子效應(yīng) 而失效的失效率之和，P為相應(yīng)組別中所有分析對(duì)象因質(zhì)子福射應(yīng)力導(dǎo)致發(fā)生單粒子 效應(yīng)而失效的失效率之和，W為相應(yīng)組別中所有分析對(duì)象因高能中子福射應(yīng)力導(dǎo)致發(fā) 生單粒子效應(yīng)而失效的失效率之和，?為相應(yīng)組別中所有分析對(duì)象因熱中子福射應(yīng)力 導(dǎo)致發(fā)生單粒子效應(yīng)而失效的失效率之和。
[0020] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述預(yù)設(shè)層級(jí)為器件級(jí)時(shí)，第i組別中的每一電子器件在福射應(yīng)力 作用下因發(fā)生總劑量效應(yīng)而失效的失效率或因位移損傷效應(yīng)而失效的失效率采用W下公 式計(jì)算：
[0021]
[0022] 其中，A "TWDD 1為該電子器件在福射應(yīng)力作用下因發(fā)生總劑量效應(yīng)而失效的失效 率或因位移損傷效應(yīng)而失效的失效率，T為該電子器件的使用壽命，O為第i組別中該電 子器件在規(guī)定的任務(wù)軌道從0時(shí)刻到T時(shí)刻的累計(jì)失效概率；P TID/DD為該電子器件在總劑 量效應(yīng)影響下的生存概率或在位移損傷效應(yīng)影響下的生存概率，Rspk TID/DD dw燈）為該電子 器件在規(guī)定的任務(wù)軌道從0時(shí)刻到T時(shí)刻過(guò)程中抗總劑量效應(yīng)的電離福射總劑量要求或抗 位移損傷效應(yīng)的電離福射總劑量要求，y為該電子器件在地面試驗(yàn)中獲得的平均抗福射能 力，O為該電子器件的樣品在地面試驗(yàn)中獲得的抗福射能力離散性。
[0023] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述預(yù)設(shè)層級(jí)為器件級(jí)時(shí)，采用下式計(jì)算計(jì)劃中斷短期硬失效組別 或非計(jì)劃中斷短期硬失效組別的失效率入sue:
[0024]
[00巧]其中，Aske UMt為計(jì)劃中斷短期硬失效組別或非計(jì)劃中斷短期硬失效組別中每一 功能單元在福射應(yīng)力作用下的平均失效率，Z為與。。1,相同組別中具有冗余備份的功能 單元的平均個(gè)數(shù)。
[0026] 進(jìn)一步地，所述空間福射環(huán)境可靠性的分析指標(biāo)包括：電子系統(tǒng)的可用度、電子系 統(tǒng)的連續(xù)性、電子系統(tǒng)的生存概率和電子系統(tǒng)的完好性。
[0027] 進(jìn)一步地，所述可用度A采用W下公式計(jì)算：
[0028]
[0029] 其中，Al為系統(tǒng)級(jí)的第i組別的總失效率，t 1為第i組別的系統(tǒng)級(jí)維修時(shí)間，d為 系統(tǒng)級(jí)的組別的個(gè)數(shù)。
[0030] 進(jìn)一步地，所述可用度A采用W下公式計(jì)算：
[0031]
(
[003引其中，I為系統(tǒng)級(jí)的第i組別在每百萬(wàn)小時(shí)中的不可用時(shí)間比例，d為組 別的個(gè)數(shù)，A森綠1為系統(tǒng)級(jí)的第i組別的總失效率，t森綠1為第i組別的系統(tǒng)級(jí)維修時(shí) 間；
[003引 DPM@gg_i,為設(shè)備級(jí)的第i組別的第j個(gè)電子設(shè)備在每百萬(wàn)小時(shí)中的不可用時(shí)間 比例，A設(shè)窗級(jí)_1,為設(shè)備級(jí)中第i組別的第j個(gè)電子設(shè)備的總失效率，t設(shè)窗級(jí)_1,為設(shè)備級(jí)中 第i組別的第j個(gè)電子設(shè)備的維修時(shí)間；
[0034] DPM^tg_ 1 ,k為器件級(jí)的第i個(gè)組別中位于第j個(gè)電子設(shè)備內(nèi)的第k個(gè)電子器件在 每百萬(wàn)小時(shí)中的不可用時(shí)間比例，A Uk為器件級(jí)中第i個(gè)組別中位于第J個(gè)電子設(shè) 備內(nèi)的第k個(gè)電子器件的失效率，Uk為器件級(jí)中第i個(gè)組別中位于第j個(gè)電子設(shè)備 內(nèi)的第k個(gè)電子器件的維修時(shí)間；
[003引 A器件級(jí)_i,k_ SKE為器件級(jí)的第i個(gè)組別中位于第j個(gè)電子設(shè)備內(nèi)的第k個(gè)電子器 件因福射應(yīng)力導(dǎo)致失效的失效率，為器件級(jí)的第i個(gè)組別中位于第j個(gè)電子 設(shè)備內(nèi)的第k個(gè)電子器件因福射應(yīng)力導(dǎo)致失效的維修時(shí)間，A sue為器件級(jí)的第 i個(gè)組別中位于第j個(gè)電子設(shè)備內(nèi)的第!^個(gè)電子器件因非福射應(yīng)力導(dǎo)致失效的失效率， sue為器件級(jí)的第i個(gè)組別中位于第j個(gè)電子設(shè)備內(nèi)的第k個(gè)電子器件因非空間 福射應(yīng)力導(dǎo)致失效的維修時(shí)間。
[0036] 進(jìn)一步地，所述連續(xù)性C采用W下公式計(jì)算：
[0037]
[00測(cè)其中，^3為系統(tǒng)級(jí)的非計(jì)劃中斷長(zhǎng)期硬失效組別的總失效率，A 4為系統(tǒng)級(jí)的非 計(jì)劃中斷長(zhǎng)期硬失效組別的總失效率，A 5為系統(tǒng)級(jí)的軟失效組別的總失效率。
[0039] 進(jìn)一步地