CN109829175A - 一种基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评估方法，尤其涉及一种基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法。其用于分析电子系统在辐射环境下功能状态的变化，进而评估电子系统抗辐射能力。包括以下步骤。步骤1、系统分析。根据系统性能要求，确定系统性能表征量以及系统性能阈值。步骤2、系统分解。将系统分解为相对独立的子系统或部器件，便于独立开展相应的性能参数实验。步骤3、子系统或部器件性能参数选择。根据系统状态分析的需求，旋转适当的部器件性能参数。步骤4、子系统或部器件性能参数实验。开展性能参数可靠性试验，获取这些参数随可靠性分析因素的变化关系及其不确定度。步骤5、系统功能建模。步骤6、系统功能参数预测及评估。

Description

一种基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法

技术领域

本发明涉及一种评估方法，尤其涉及一种基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法。

背景技术

辐射是造成航天电子设备异常或故障的重要原因，为此，国内外开展了很多关于电子器件和电子系统辐射效应及抗辐射加固技术的研究工作。对于组成电子系统的部件或器件，通常可以采用基于大样本的实验方法评估其抗辐射性能；但对于整个电子系统，由于实验经费、实验条件等因素的制约，只能进行少量的实验考核其抗辐射能力，甚至不能进行实验，因此需要研究电子系统抗辐射能力评估方法。

美军标中给出了一种评估器件抗辐射能力的实验方法，该方法定义实验样本的平均辐射失效剂量与给定的抗辐射要求的比值为辐射设计裕量RDM，然后根据系统具体需求选择不同的“分界点”，若RDM值大于该分界点，则认为该器件抗辐射性能满足要求。国外还有学者采用行为级模型研究电子器件的辐射效应，进而评估其抗辐射性能。国内有学者研究了评估电子系统抗γ总剂量辐射能力的裕量及不确定度的量化（QMU）方法，提出以蒙特卡罗方法和spice电路模拟相结合的分析方法，获得应用QMU方法所需的输入量。应用SPICE进行电路模拟，一般需要从单管层次对器件建模，对于规模较大的电子系统，建模难度和工作量将很大，甚至由于缺少相关信息而无法建模。

QMU方法是美国LANL国家实验室发展的一种新的认证核武器可靠性的方法。其基本思想是：要使系统达到所需的性能，必须针对已知的潜在失效模式，为系统留出足够的设计裕度，以保证系统绝对可靠。定义系统可靠工作的置信比率Q为Q＝M/U,M＝X0 -Xth；式中：Ｍ是系统在工作环境下可能出现的性能与确保系统可靠工作要求的性能阈值之间的差值，即裕量；U是系统性能裕量的不确定度；X0是系统性能设计值；Xth是系统正常工作要求的阈值，即最低性能值。在充分考虑了系统性能裕量的不确定度的情况下，如果Q>=1，则认为系统能够完成其功能，否则认为系统功能失效。确定系统性能参数裕量及其不确定度是应用QMU 方法的关键。传统系统可靠性分析是基于子系统或部器件失效状态的逻辑组合进行系统可靠性分析的方法，本发明借鉴QMU方法的思想，提出了一种基于系统状态分析的可靠性评估方法。这种方法以表征系统性能（或功能）的物理量为分析对象，在考虑系统性能参数和性能阈值的不确定性的基础上分析系统状态的变化，然后结合系统功能要求，对系统可靠性进行评估。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法，其采用行为级模拟（宏模型）的方法，从器件层次建立电子系统功能仿真模型，用于分析电子系统在辐射环境下功能状态的变化，进而评估电子系统抗辐射能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤。

步骤1、系统分析。

根据系统性能要求，确定系统性能表征量以及系统性能阈值。

步骤2、系统分解。

将系统分解为相对独立的子系统或部器件，便于独立开展相应的性能参数实验。

步骤3、子系统或部器件性能参数选择。

根据系统状态分析的需求，旋转适当的部器件性能参数。

步骤4、子系统或部器件性能参数实验。

开展性能参数可靠性试验，获取这些参数随可靠性分析因素的变化关系及其不确定度。

步骤5、系统功能建模。

在步骤3及步骤4的实验数据的基础上，对系统进行功能建模。

步骤6、系统功能参数预测及评估。

对系统功能进行仿真，计算系统功能参数的裕量及不确定度，然后结合系统功能要求，对系统可靠性给出评估结果。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明提出了一种基于系统状态分析的抗辐射性能评估方法，基于子系统或部器件的辐射效应信息，通过建立系统行为级功能模型，给出系统功能参数的定量化结果，进而评估系统的抗辐射能力。该评估方法的特点是以子系统或部器件的辐射效应信息为基础，不需要利用系统辐射效应的实验数据。其评价结果准确。

具体实施方式

本发明包括以下步骤。

步骤1、系统分析。

根据系统性能要求，确定系统性能表征量以及系统性能阈值。

步骤2、系统分解。

将系统分解为相对独立的子系统或部器件，便于独立开展相应的性能参数实验。

步骤3、子系统或部器件性能参数选择。

根据系统状态分析的需求，旋转适当的部器件性能参数。

步骤4、子系统或部器件性能参数实验。

开展性能参数可靠性试验，获取这些参数随可靠性分析因素的变化关系及其不确定度。

步骤5、系统功能建模。

在步骤3及步骤4的实验数据的基础上，对系统进行功能建模。

步骤6、系统功能参数预测及评估。

对系统功能进行仿真，计算系统功能参数的裕量及不确定度，然后结合系统功能要求，对系统可靠性给出评估结果。

应用上述方法评估某模数转换系统抗γ总剂量性能，验证评估方法的可行性。将该方法具体用于电子系统抗γ总剂量性能评估时，第三和第四步是根据部器件辐射效应敏感参数以及系统状态分析的需求，选择适当的性能参数，开展辐射效应实验，获取这些参数随总剂量的变化关系及其不确定度。第五步和第六步是分析系统功能参数变化及其不确定度的关键步骤。对于规模较大的电子系统，建模难度和工作量很大，为此我们采用行为级建模的方法对电子系统进行功能建模，对系统功能进行仿真并计算系统功能参数的裕量及不确定度，然后结合系统功能要求，评估系统抗辐射性能。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法，其特征在于,包括以下几个步骤：

步骤1、系统分析；

根据系统性能要求，确定系统性能表征量以及系统性能阈值；

步骤2、系统分解；

将系统分解为相对独立的子系统或部器件，便于独立开展相应的性能参数实验；

步骤3、子系统或部器件性能参数选择；

根据系统状态分析的需求，旋转适当的部器件性能参数；

步骤4、子系统或部器件性能参数实验；

开展性能参数可靠性试验，获取这些参数随可靠性分析因素的变化关系及其不确定度；

步骤5、系统功能建模；

在步骤3及步骤4的实验数据的基础上，对系统进行功能建模；

步骤6、系统功能参数预测及评估；

对系统功能进行仿真，计算系统功能参数的裕量及不确定度，然后结合系统功能要求，对系统可靠性给出评估结果。