航空电子设备抗nsee能力的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种航空电子设备抗NSEE能力的检测方法。
【背景技术】
[0002] 单粒子效应是指单个高能粒子作用于半导体器件引发的翻转、锁定、烧毁、栅穿等 现象。以往研究认为单粒子效应主要发生在航天领域，但国外近年来的研究表明在航空领 域中，各类飞机在3000至20000米的自然空间环境中，同样会遭遇单粒子效应，而该领域中 诱发单粒子效应的高能粒子福射源主要为大气中子，大气中子福射应力一般用注量率来表 征。
[0003] 大气中子的穿透力强，金属材料几乎没有阻挡作用，因此大气中子会穿透机舱蒙 皮，打在航空电子设备的核心指令控制单元或关键数据存储单元上，产生大气中子单粒子 效应（Neutron Single Event Effect,简称NSEE)，从而引发软错误、硬错误甚至硬失效，导 致飞行控制系统、航电系统等出现黑屏、死机、复位、重启、数据丢失、命令错误等故障现象， 有的会直接影响飞机的安全性与可靠性，有的则会误导飞机驾驶员产生错误判断与错误操 作，从而间接影响飞机的安全性与可靠性。
[0004] 对于大气中子单粒子效应（NSEE)对复杂航空电子系统的危害影响，当前在国际 航空领域内已经达成共识。各国政府与用户规范逐渐增加了大气中子诱发航空电子设备 单粒子效应概率的评价要求，已经将大气中子单粒子效应防护设计和试验评价要求具体纳 入了工程化标准或适航要求。而我国航空界在飞行器设计过程中，从航空电子设备可靠性 及安全性角度，虽然提出了大气中子单粒子效应防护设计与试验评价的要求，但是由于研 究基础薄弱，目前国内尚无相应的NSEE试验评价方法来支撑相应的设计工作。因此，必须 建立一套航空电子设备抗大气中子单粒子效应危害能力的检测方法，为我国航空电子设备 NSEE危害防控提供针对性的技术支持，进而提高我国航空电子设备的可靠性和安全性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是现有技术无法对航空电子设备NSEE危害防控提供 针对性的技术支持。
[0006] 为此目的，本发明提出了一种航空电子设备抗NSEE能力的检测方法，该方法包 括：
[0007] 获取航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感截面；
[0008] 根据航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感截面和任务环境下的大气中子注 量率计算航空电子设备的各种NSEE故障率；
[0009] 对各种NSEE故障率求和得到航空电子设备总NSEE故障率，按所述航空电子设备 总NSEE故障率得到NSEE故障平均间隔时间MTBF NSEE，通过航空电子设备总NSEE故障率或 NSEE故障平均间隔时间MTBFNSEE判断航空电子设备抗NSEE的能力。
[0010] 具体地，航空电子设备的各种NSEE故障率是按下式计算的：
[0011] X NSEE J - f NSEE^ 0 NSEE i
[0012] 其中，〇 NSEE i为航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感截面，f NSEE为任务环境 下的大气中子注量率，X ?EE i为航空电子设备的各种NSEE故障率。
[0013] 进一步地，所述航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感截面是通过对航空电 子设备进行航空电子设备NSEE地面模拟试验得到的。
[0014] 更进一步地，所述对航空电子设备进行航空电子设备NSEE地面模拟试验得到所 述敏感截面，包括：
[0015] 确定航空电子设备NSEE地面模拟试验的应力初始条件、应力终止条件和试验时 间；
[0016] 根据所述应力初始条件、所述应力终止条件和所述试验时间启动航空电子设备 NSEE地面模拟试验，记录试验过程中航空电子设备发生各种NSEE故障的数量和诱发航空 电子设备各种NSEE故障的累积中子注量；
[0017] 根据航空电子设备发生各种NSEE故障的数量、诱发航空电子设备各种NSEE故障 的累积中子注量、诱发航空电子设备各种NSEE故障的试验件样品数量、差异修正系数，计 算航空电子设备发生各种NSEE故障的敏感截面。
[0018] 具体地，所述敏感截面〇 NSEE i是按下式计算的：
[0020] 其中，Nnsee ;为航空电子设备发生各种NSEE故障的数量，F NSEE ;为诱发航空电子设 备各种NSEE故障的累积中子量，NsNSEE i为诱发航空电子设备各种NSEE故障的试验件数量， ANSEE i为差异修正参数。
[0021] 优选地，所述应力初始条件是按下式计算的：
[0022] F0= f0Xt0
[0023] 其中，F。为应力初始条件，f。为初始中子注量率，t。为调试时间。
[0024] 优选地，所述应力终止条件大于航空电子设备在整个寿命周期所遭受的大气中子 福射累积注量。
[0025] 具体地，所述试验时间是按下式计算的：
[0027] 其中，tT为试验时间，F T为应力终止条件，f。为初始中子注量率。
[0028] 优选地，所述初始中子注量率f。是由航空电子设备NSEE地面模拟试验启动前的 调试过程确定的，且&使在调试过程中航空电子设备发生各种NSEE故障的数量与调试过 程中诱发航空电子设备相应NSEE故障的累积中子量满足线性关系。
[0029] 进一步地，所述航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感截面是通过预估得到 的，所述预估采用的公式为：
[0031] 其中，〇 j为航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感器件的敏感截面，n j为航 空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感器件的数量，e n为航空电子设备中发生各种NSEE 故障的敏感器件的bit位资源利用率，e ]2为航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感器 件从器件级传递至航空电子设备形成的设备级的传递率。
[0032] 由于大气中子单粒子效应可引发航空电子设备产生多种故障，本发明首先获取航 空电子设备中发生每一种NSEE故障的敏感截面，然后求出每一种NESS故障率，对各种NSEE 故障率求和得到航空电子设备总NSEE故障率，根据该总故障率判断航空电子设备抗NSEE 的能力，当然也可以利用该总故障率求出NSEE故障平均间隔时间MTBFNSEE，根据NSEE故障 平均间隔时间MTBF NSEE判断航空电子设备抗NSEE的能力，由此为航空电子设备NSEE危害防 控提供针对性的技术支持。
【附图说明】
[0033] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0034] 图1示出了本发明航空电子设备抗NSEE能力的检测方法的流程图；
[0035] 图2示出了敏感截面的预估流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0037] 本发明提供一种航空电子设备抗NSEE能力的检测方法，如图1所示，该方法为：
[0038] 获取航空电子设备中发生各种NSEE故障的敏感截面；
[0039] 根据航空电子设备发生各种NSEE故障的敏感截面和任务环境下的大气中子注量 率计算航空电子设备的各种NSEE故障率；
[0040] 对各种NSEE故障率求和得到航空电子设备总NSEE故障率，按所述航空电子设备 总NSEE故障率得到NSEE故障平均间隔时间MTBF NSEE，通过航空电子设备总NSEE故障率或 NSEE故障平均间隔时间MTBFNSEE判断航空电子设备抗NSEE的能力。
[0041] 航空电子设备由于大气中子单粒子效应诱发的故障称为NSEE故障，NSEE故障一 般分为三种：
[0042] 第一类故障为硬失效，当航空电子设备发生该故障时，即使断电重启不能恢复正 常功能，需要维修；
[0043] 第二类故障为硬错误，当航空电子设备发生该故障时，只