[发明专利]航空电子系统大气中子单粒子效应的分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种航空电子系统大气中子单粒子效应的分析方法及系统，以解决如何分析大气中子单粒子效应对航空电子系统的影响程度的问题。该方法包括：S1、确定分析对象；S2、获取航空电子系统在系统级、设备级和/或器件级的故障信息数据；S3、根据所述故障信息数据，计算所述分析对象因大气中子单粒子效应发生故障的总故障率；S4、根据所述总故障率，分析大气中子单粒子效应对所述分析对象的影响程度。本发明首先确定分析对象，然后根据相关的数据计算分析对象的总故障率，并利用该总故障率对大气中子单粒子效应对分析对象的影响程度进行分析。本发明提供了一种大气中子单粒子效应的分析方法，而且该方法简单、快速。

技术领域

本发明涉及航空电子系统技术领域，尤其是涉及一种航空电子系统大气中子单粒子效应的分析方法和一种航空电子系统大气中子单粒子效应的分析系统。

背景技术

带有存储结构复杂微电子器件的机载电子设备在飞行高度3000～20000米的自然空间环境中会遭遇大气中子。这些大气中子能量范围为0.025eV～1000MeV，大约每小时每平方厘米300～18000个，其穿透力强，金属材料几乎没有阻挡作用，因此，会穿透机舱蒙皮，打在机载电子设备的核心关键指令控制单元或关键数据存储单元上，在器件级产生单粒子效应软错误、固定错误或硬错误，在设备级产生单粒子效应软失效、固定失效或硬失效，在系统级产生单粒子效应软故障、固定故障或硬故障。从而引起死机、复位、重启、数据丢失、命令丢失等安全性危害，会造成安全等级降级，会导致可靠性降低，还会影响设备维修性与可用性。

这种由单个高能中子打击在带有存储结构的微电子器件上，导致逻辑状态从1变成0或从0变成1，发生改变从而产生错误，传递至航空电子设备产生失效，传递至航空电子系统产生故障的现象，称之为大气中子单粒子效应。单粒子效应通常在器件级有常见的8种类型的效应，如下表所示：

目前航空电子设备采用的可靠性预计方法没有考虑空间辐射环境导致的单粒子效应的危害影响。而国际上采用的分迪模型即FIDES电子设备可靠性预计方法，该方法将物理应力按照属性分为热应力、电应力、热循环应力、机械应力、湿度应力以及化学应力等，在不同研制阶段对电子器件的可靠性展开分析与预计工作。也没有考虑或没有公开空间辐射环境导致的单粒子效应的危害影响。

在现有可靠性预计方法中，没有考虑单粒子效应对航空电子设备的影响，但研究表明，单粒子效应已经成为航空电子设备的主要危害源之一，美国、欧洲等航空领域已经将单粒子效应危害分析纳入了安全性分析过程，并在适航认证要求中明确要求应当加以分析，形成了IEC 62396航空电子过程管理－单粒子效应危害分析与防护相关系列标准。因此需要一种分析单粒子效应对航空电子系统的影响程度的分析方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何分析大气中子单粒子效应对航空电子系统的影响程度。

解决上述技术问题，本发明提出了一种航空电子系统大气中子单粒子效应的分析方法，该方法包括：

S1、确定分析对象，

其中，所述分析对象为航空电子系统、航空电子系统中的电子设备和/或电子设备中的电子器件；

S2、获取航空电子系统在系统级、设备级和/或器件级的故障信息数据；

S3、根据所述故障信息数据，计算所述分析对象因大气中子单粒子效应发生故障的总故障率；

S4、根据所述总故障率，分析大气中子单粒子效应对所述分析对象的影响程度。

进一步地，所述步骤S3包括：

S31、根据所述故障信息数据，分别计算所述分析对象因大气中子单粒子效应发生每一类型故障的故障率，所述类型包括软失效、固定失效和硬失效；