CN113901704B - 确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法及设备，方法包括：确定航天器在轨周期时长和发射日期区间，根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立航天器在轨周期的粒子注量统计图，根据航天器在轨周期的注量统计图，得到航天器在轨周期内，不同粒子注量的出现概率。本申请中可以根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，快速确定航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率即置信度，从而确定最恶劣辐射粒子注量及其置信度，为航天器的设计提供依据。
Description
技术领域
本申请涉及航天器粒子注量分析技术领域，尤其涉及一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法及设备。
背景技术
地球辐射带中的带电粒子，尤其是电子和质子可以对航天器带来严重威胁，引起单粒子效应、电离总剂量效应、位移损伤效应、辐射生物学效应等，导致航天器在轨故障。因此，需要对空间辐射环境包括地球辐射带环境进行探测和监测，以为航天器设计提供环境依据。现有技术中，卫星设计时一般使用静态模型来预测平均粒子分布。由于来自各种观测数据的实际环境比其模型描述的静态环境波动得更复杂。在设计卫星时，通常通过设计余量来处理这些静态模型的不确定性。虽然利用动态模型能够预测地球辐射带的动态变化，但是建立这些复杂的动态模型需要大量参数或者在轨数据。现有技术中无法快速确定地球辐射带环境的动态变化，尤其是其最恶劣辐射粒子注量及其置信度。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中无法快速确定地球辐射带环境的动态变化问题，本申请提供一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法及设备。
本申请的方案如下：
根据本申请实施例的第一方面，提供一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法，包括：
确定航天器在轨周期时长和发射日期区间；
根据所述航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图；
根据所述航天器在轨周期的注量统计图，得到所述航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率。
优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述根据所述航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，包括：
计算所述航天器在所述发射日期区间内，不同发射日期的航天器轨道位置；
基于空间辐射环境模型，得到不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量。
优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述根据所述航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，还包括：
确定不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值。
优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述根据所述航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，还包括：
根据所述不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，所述粒子注量统计图用于表示各粒子注量的出现分布。
优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述根据所述航天器在轨周期的注量统计图，得到所述航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率，包括：
对所述不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量在最大值范围内进行归一化，得到所述航天器在轨周期内，不同粒子注量的出现概率。
优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述粒子注量统计图为粒子注量柱形图。
优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述空间辐射环境模型为AE8空间辐射环境模型或AP8空间辐射环境模型。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的设备，包括：
处理器和存储器；
所述处理器与存储器通过通信总线相连接；
其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；
所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于执行如以上任一项所述的一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请中的确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法，包括：确定航天器在轨周期时长和发射日期区间，根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立航天器在轨周期的粒子注量统计图，根据航天器在轨周期的注量统计图，得到航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率。本申请中可以根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，快速确定航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率即置信度，从而确定最恶劣辐射粒子注量及其置信度，为航天器的设计提供依据。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请一个实施例提供的一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法的流程示意图；
图2是本申请另一个实施例提供的一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法中建立航天器在轨周期的粒子注量统计图的流程示意图；
图3是本申请一个实施例提供的一种航天器在发射日期区间内，不同发射日期的粒子注量的示意图；
图4是本申请一个实施例提供的一种航天器在轨周期的粒子注量柱形图；
图5是本申请一个实施例提供的一种航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率示意图；
图6是本申请一个实施例提供的一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的设备的结构示意图。
附图标记：处理器-21；存储器-22。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法，包括：
S11：确定航天器在轨周期时长和发射日期区间；
航天器在轨周期是指航天器发射到轨道之后的航天任务周期。
本实施例中，航天器的发射日期是不确定的，航天器的发射日期可能为发射日期区间内的某一天。
S12：根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立航天器在轨周期的粒子注量统计图；
具体的：
S121：计算航天器在发射日期区间内，不同发射日期的航天器轨道位置；
由于航天器的发射日期是不确定的，航天器的发射日期可能为发射日期区间内的某一天。参照图3，假设发射日期区间为30天，航天器可能在第1天发射，计算该发射日期的粒子累积注量n1。
当然航天器也可能第2/3/4/5...30天发射，那么一直计算到第30个的可能发射日期的注量n1、n2、n3.....n30，那么这一组30个注量数据里面，既存在最大数据，也存在最小数据，那么出现最大粒子注量数据的概率很小，同样出现最小粒子注量数据的概率也很小，出现中间值的概率最大。
在计算航天器不同发射日期的发射日期的粒子累积注量时，需要先根据航天器不同发射日期确定航天器轨道位置。航天器的轨道位置是可以直接根据发射日期确定的，航天器轨道位置航天器的轨道参数常用两个值表示，即L值和B/B0值。
L值是磁力线与地球核心的地磁场赤道平面相交的点的距离，单位为Re（地球半径）。
B/B0值是归一化为磁赤道中磁场线的最小值。
即航天器的在轨运行位置，可以用B/B0-L来表示。
S122：基于空间辐射环境模型，得到不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量。
空间辐射环境模型可以但不限于为AE8空间辐射环境模型或AP8空间辐射环境模型。
空间辐射环境模型是现有技术中已经成熟的静态模型，可以根据航天器的在轨运行位置计算航天器的粒子注量。
本实施例中，基于基于空间辐射环境模型，可以得到不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量。
S123：确定不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值。
利用步骤S122中得到的不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量，可以确定不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值。
最大值F max (t)=MAX(n 1 、n 2 、n 3 .....n i )
最小值F min (t)=MIN (n 1 、n 2 、n 3 .....n i )
平均值
S124：根据不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值，建立航天器在轨周期的粒子注量统计图，粒子注量统计图用于表示各粒子注量的出现分布。
优选的，粒子注量统计图可以但不限于为粒子注量柱形图。
航天器在轨周期的粒子注量柱形图如图4所示。
S13：根据航天器在轨周期的注量统计图，得到航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率。
对不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量在最大值范围内进行归一化，得到航天器在轨周期内，不同粒子注量的出现概率。
对不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量在F max 范围内进行归一化，得到航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率即置信度，如图5所示。
本实施例中的确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法，确定航天器在轨周期时长和发射日期区间，根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立航天器在轨周期的粒子注量统计图，根据航天器在轨周期的注量统计图，得到航天器在轨周期内，不同粒子注量的出现概率。本申请中可以根据航天器在轨周期时长和发射日期区间，快速确定航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率即置信度，从而确定最恶劣辐射粒子注量及其置信度，以获得更加可靠准确的辐射带粒子注量数据用于航天器尤其是地球同步轨道航天器的空间辐射环境分析及效应预示，以为航天器的设计提供依据，提高航天器设计的可靠性。
一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的设备，参照图6，包括：
处理器21和存储器22；
处理器21与存储器22通过通信总线相连接；
其中，处理器21，用于调用并执行存储器22中存储的程序；
存储器22，用于存储程序，程序至少用于执行以上任一实施例的一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法，其特征在于，包括：
确定航天器在轨周期时长和发射日期区间；
根据所述航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图；
根据所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，得到所述航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率；
其中，所述根据所述航天器在轨周期时长和发射日期区间，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，包括：
计算所述航天器在所述发射日期区间内，不同发射日期的航天器轨道位置；
基于空间辐射环境模型，得到不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量；
确定不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值；
根据所述不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量中的最大值、最小值和平均值，建立所述航天器在轨周期的粒子注量统计图，所述粒子注量统计图用于表示各粒子注量的出现分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述航天器在轨周期的注量统计图，得到所述航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率，包括：
对所述不同发射日期的航天器在轨周期内的粒子注量在最大值范围内进行归一化，得到所述航天器在轨周期内不同粒子注量的出现概率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粒子注量统计图为粒子注量柱形图。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间辐射环境模型为AE8空间辐射环境模型或AP8空间辐射环境模型。
5.一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的设备，其特征在于，包括：
处理器和存储器；
所述处理器与存储器通过通信总线相连接；
其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；
所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于执行权利要求1-4任一项所述的一种确定航天器在轨周期粒子注量及置信度的方法。
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