CN116562630B - 卫星受太空环境影响的风险评估方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种卫星受太空环境影响的风险评估方法和装置，包括：根据卫星的环境效应敏感器件参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，确定卫星的七个效应风险指数；基于效应风险指数E，确定卫星风险指数；根据目标星座中各个卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS。其中，卫星的各风险指数越大，表示对应的风险越高。利用本申请实施例能够较为全面地构建卫星受太空环境影响风险的评估体系。
Description
技术领域
本申请涉及风险评估技术领域，尤其涉及一种卫星受太空环境影响的风险评估方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质。
背景技术
目前，对人造卫星等航天器受太空环境影响的评估大多停留在空间天气事件和卫星环境效应层面。其中空间天气事件反映的是整个空间的天气状况，卫星环境效应反映卫星某个器件受空间天气影响的情况。但是，基于在设计阶段会考虑器件冗余设计或卫星备份设计，某个器件/卫星损坏时不一定会使卫星或星座失效，所以单纯评估某个器件受太空环境影响不能反应整个卫星或星座受太空环境影响的情况。针对太空环境变化对不同轨道、不同健康状态的航天器或星座造成的定制、定量化风险评估需求需要进行更深一层次的研究。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种卫星受太空环境影响的风险评估方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，用于解决至少一种技术问题。
本申请实施例提供一种卫星受太空环境影响的风险评估方法，包括：
根据卫星的环境效应敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，所述七种空间环境效应包括：单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应；
根据所述七种空间环境效应对应的效应数值，确定卫星的七个效应风险指数，记为E，所述七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7；
根据下式，基于效应风险指数E，确定卫星的卫星风险指数：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，RS为卫星风险指数，角标n为卫星的编号；max(.)为取最大值操作；Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，所述多种指定辐射效应风险包括：单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险和电离损伤风险；
根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS；
其中，卫星的效应风险指数越大，表示太空环境对卫星造成的对应的效应风险越高；卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大；星座的系统风险指数RSS越大，表示星座整体存在灾害性环境风险事件的风险越大。
可选地，根据本申请实施例的方法，还包括：通过下式计算卫星的综合风险指数Er：
Ern=w 1n·D1n+w 2n·D2n+……+w mn·Dmn，
Dmn=max(E1n，E2n，E4n，E5n)，
其中，角标m为卫星的辐射效应敏感器件的编号；w为不同辐射效应敏感器件对卫星产生影响的权重。
可选地，根据本申请实施例的方法，还包括：根据预定的划分标准确定多个占比区间，不同占比区间分别对应不同的系统风险指数RSS，占比越大，系统风险指数RSS越大。
可选地，根据本申请实施例的方法，效应风险指数E、卫星风险指数RS、系统风险指数RSS分别设有5个风险等级，由高到低分别为：极高风险、高风险、中风险、低风险和风险可忽略。
可选地，根据本申请实施例的方法，效应风险指数E根据效应数值及卫星健康状况确定，给技术人员应对环境风险时使用；
卫星风险指数RS根据效应风险指数E确定，反应单个卫星或单批次卫星器件工艺差异，是单颗卫星风险应急启动和应对的依据；
系统风险指数RSS根据卫星风险指数RS确定，是从体系的角度考虑应对灾害性卫星环境扰动事件，是星座全系统应对灾害性卫星环境事件的依据。
可选地，根据本申请实施例的方法，还包括：根据卫星实际运行状况信息，对效应风险指数E、卫星风险指数RS和系统风险指数RSS进行修正。
本申请实施例提供一种卫星受太空环境影响的风险评估装置，包括：
第一计算模块，用于根据卫星的环境效应敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，所述七种空间环境效应包括：单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应；
第一确定模块，用于根据所述七种空间环境效应对应的效应数值，确定卫星的七个效应风险指数，记为E，所述七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7；
第二确定模块，用于根据下式，基于效应风险指数E，确定卫星的卫星风险指数：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，RS为卫星风险指数，角标n为卫星的编号；max(.)为取最大值操作；Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，所述多种指定辐射效应风险包括：单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险和电离损伤风险；
第三确定模块，用于根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS；
其中，卫星的效应风险指数越大，表示太空环境对卫星造成的对应的效应风险越高；卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大；星座的系统风险指数RSS越大，表示星座整体存在灾害性环境风险事件的风险越大。
可选地，根据本申请实施例的装置，还包括：
第二计算模块，用于通过下式计算卫星的综合风险指数Er：
Ern=w 1n·D1n+w 2n·D2n+……+w mn·Dmn，
Dmn=max(E1n，E2n，E4n，E5n)，
其中，角标m为卫星的辐射效应敏感器件的编号；w为不同辐射效应敏感器件对卫星产生影响的权重。
本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如上所述的方法的步骤。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
采用本申请的实施例，根据卫星的环境效应的各敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，进而确定本申请构建的效应风险指数、卫星风险指数和系统风险指数体系，在此基础上，较为全面地构建出定制定量化的单颗卫星或卫星星座受太空环境影响风险的评估体系，利用本申请的实施例，能够实时了解卫星本身及星座的量化风险情况，便于及时做出风险应对，辅助保障卫星系统的有效业务应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，以下对本申请实施例中的附图作简单介绍。
图1是本申请实施例卫星受太空环境影响的风险评估方法的流程框图；
图2是本申请实施例卫星受太空环境影响的风险评估方法的计算流程框图；
图3是本申请实施例卫星受太空环境影响的风险评估装置的结构框图；
图4是用来实现本申请实施例的卫星受太空环境影响的风险评估方法的电子设备的示意图。
具体实施方式
以下将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，提供这些实施方式的目的是为了使本申请的原理和精神更加清楚和透彻，使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请的原理和精神。本文中提供的示例性实施方式仅是本申请的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本文中的实施方式，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
本申请的实施例涉及终端设备和/或服务器。本领域技术人员知晓，本申请的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法和计算机可读存储介质。因此，本公开可以具体实现为以下至少一种形式：完全的硬件、完全的软件，或者硬件与软件结合的形式。根据本申请的实施方式，本申请请求保护一种卫星受太空环境影响的风险评估方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。
在本文中，诸如第一、第二、第三之类的用语，仅用来将一个实体（或操作）与另一个实体（或操作）区分开来，而不在于要求或暗示这些实体（或操作）之间存在任何顺序或关联。
为便于理解，以下对本申请实施例中可能涉及的概念和技术术语等相关内容进行简要描述。
通常，在本领域，空间环境被称为除陆地、海洋和大气以外的第四环境。日地空间环境受太阳活动（太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射等）及内部耦合关系的影响，产生瞬时或较短时间内空间环境扰动的现象称为“空间天气”。一般常见的空间天气包括由太阳活动引起的日冕物质抛射、太阳耀斑、太阳质子事件、磁暴、高能电子暴、电离层扰动、电离层闪烁等现象及其它突然变化。恶劣的空间天气能引起卫星故障、通信中断、导航失灵、以及电站输送网络的崩溃，造成各方面的社会经济损失。
日地空间是各类航天器和高科技军事装备的活动区域，也是人类对资源开发利用的新领域，其主要分为太阳大气、行星际和地球空间几个部分。地球空间又分为磁层、电离层和高层大气，磁层是距离地表约1000km以上被太阳风包围的地球磁场区域（离地表5～7万公里），其中是极稀薄、完全电离的等离子体；电离层是指地表以上60km ~1000km高度的地球高层大气空域，其中是部分电离的大气区域；高层大气是指地表以上110km～508km高度的地球高层大气空域，其中是中性稠密气体。
近地空间环境由多种要素组成，对于中低轨卫星，其在轨运行期间将遭遇空间带电粒子辐射、地球大气等空间环境。这些空间环境要素单独地或共同地与运行在近地轨道的卫星发生相互作用，产生各种空间环境效应，进而对卫星的安全运行产生影响。
很多空间辐射环境因素都会对在轨航天器电子器件产生辐射损伤，其中主要的空间辐射效应包括：电离总剂量效应（TID）、单粒子效应（SEE）、位移损伤效应（DD）、表面充放电和内部充放电效应（ESD）等。以下分别详细描述。
电离总剂量效应（TID）属于累积效应。半导体器件在空间辐照环境中，内部漏电流增加，运算放大器输入失调变大，导致材料内部损伤。如果半导体器件长时间处于空间辐射环境下，它的电流、电压门限值、转换时间等特性受到的辐照效应就会逐渐积累下来，导致性能漂移或者功能衰退，严重时可导致器件完全失效。
位移损伤效应（DD）是指高能粒子导致半导体器件内部的原子离开了原始晶格位置，使原始晶格位置成为空位，形成弗伦克尔缺陷，从而改变了原有的电学结构和性能。
单粒子效应（SEE）属于瞬态效应，它是指空间辐射环境下的单个高能粒子入射到半导体器件时产生高密度的电子空穴对，并被器件的反偏PN结所吸收，导致半导体器件的电路逻辑状态发射瞬态的扰动甚至永久性的损伤。
表面充电（Spacecraft Surface Charging）指卫星在空间等离子体中，吸收等离子体中的电子和离子后形成的电位分布状态，其中卫星整体相对等离子体的电位称为绝对电位，卫星表面不同区域的电位差称为差异电位。卫星表面的差异电位较高时会引起放电，对卫星产生信号干扰或材料损伤。
深层充电（Spacecraft Inner Charging）又叫内带电，指空间中的高能电子穿透卫星屏蔽后沉积在卫星舱内的介质材料中，累积电荷引起的卫星内部充电。当深层充电较高时，会引起较强的放电，干扰或损坏卫星的电子系统。深层充电是引起中高轨卫星发生在轨故障和异常的主要因素。
基于在单颗卫星/卫星星座设计阶段会考虑器件冗余设计或卫星备份设计，某个器件/卫星损坏时不一定会使卫星/星座系统失效，所以单纯评估某个器件受太空环境影响不能反应单颗卫星/卫星星座受太空环境影响的情况。
图1是本申请实施例卫星受太空环境影响的风险评估方法的流程框图，该方法包括以下步骤：
S101：根据卫星的环境效应敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，所述七种空间环境效应包括：单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应。
S102：根据所述七种空间环境效应对应的效应数值，确定卫星的七个效应风险指数，记为E，所述七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7。
S103：根据下式，基于效应风险指数E，确定卫星的卫星风险指数：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，RS为卫星风险指数，角标n为卫星的编号；max(.)为取最大值操作；Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，所述多种指定辐射效应风险包括：单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险和电离损伤风险。
S104：根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS。
其中，卫星的七个效应风险指数（如E1-E7中任一个）越大，表示太空环境对卫星造成的各类别的效应风险越高；卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大；星座的系统风险指数RSS越大，表示星座整体存在灾害性环境风险事件的风险越大。
按照本申请实施例的处理方式，首先需要计算得到效应数值，再根据效应数值确定各效应风险指数、卫星风险指数和系统风险指数。
效应数值根据卫星对环境效应的敏感器件参数和太空环境数据计算得到。本实施例中，空间环境效应共有七种分别为单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应，故对应的效应风险数值也有七种。
根据七种空间环境效应对应的效应数值大小，可以确定出对应的七个效应风险指数E。举例来说，可以将效应风险值0-10对应的效应风险指数设为1，表示低风险；将效应风险值10-20对应的效应风险指数设为2，表示中风险，以此类推，指数越大表示风险等级越高。划分标准由监控的严格程度、监控目的等元素综合确定，待确定本次风险评估的标准之后才启动本风险评估方法进行风险预测。
效应风险指数可以一定程度上反映出卫星设计的健壮性，给专业技术人员应对环境风险时使用。七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7。其中，卫星的七个效应风险指数E1-E7越大，表示太空环境对卫星造成的各类别的效应风险越高。
在E1-E7确定之后，可根据这七种效应风险指数确定卫星风险指数RS。卫星风险指数RS（risk-satellite）指对卫星本体的影响，卫星风险指数RS是单颗卫星风险应急启动和应对的依据。例如可以衡量个别卫星或某批次卫星会因器件、工艺等差异，其抗环境风险能力较其它批量生产卫星的质量情况。卫星风险是单个卫星受太空环境影响的风险，体现单个卫星或某批次卫星器件、工艺等差异造成的风险，卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大。RS是某颗卫星的Er、E3、E6、E7中的最大值。其中，Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，例如可根据E1、E2、E4、E5计算而得。将所有卫星考虑进来之后，确定卫星风险指数的计算式为，RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，角标n为卫星的编号，对应某颗卫星。
系统风险指数：RSS（risk-system）是从体系的角度考虑应对灾害性卫星环境扰动事件，是星网星座和地面系统应对灾害性卫星环境事件的依据。系统风险是在考虑系统冗余的情况下，整个卫星星座受环境影响的风险，是从体系的角度考虑应对灾害性卫星环境扰动事件。根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS。
本风险评估方法定义了卫星风险和系统风险，共同构建了由效应风险指数、卫星风险指数和系统风险指数组成的风险评估体系，每个风险指数都有对应的含义以及应用场景和用途。由此，面对不同层次的风险，均有参照依据，利于全面了解具体风险对卫星星座影响的大小，且应对不同风险具有较为明确的依据，可以根据各个指数大小，制定出不同的应对措施。
根据本申请的实施例，可选地，可通过下式计算卫星的综合风险指数Er：
Ern=w 1n·D1n+w 2n·D2n+……+w mn·Dmn，
Dmn=max(E1n，E2n，E4n，E5n)，
其中，角标m为卫星的辐射效应敏感器件的编号；w为不同辐射效应敏感器件对卫星产生影响的权重。
Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，每一个辐射效应敏感器件的风险是E1、E2、E4、E5中的最大值，不同的敏感器件对卫星产生的影响不同，根据该器件对卫星产生影响的大小等因素，确定其权重，加权求和得出综合风险Er。
根据本申请的实施例，可选地，还可根据预定的划分标准确定多个占比区间，不同占比区间分别对应不同的系统风险指数RSS，占比越大，系统风险指数RSS越大。
举例来说，先要评估卫星风险指数RS大于3的卫星占星座的比例P。将P<3%这一占比区间的系统风险指数RSS设定为1，表示低风险。将P>20%这一占比区间的系统风险指数RSS设定为5，表示最高风险。其间可以划分出多个占比区间对应不同的风险指数代表相应的风险等级。占比区间不一定严格等比例划分，而是可根据实际情况进行调整。
根据本申请的实施例，可选地，效应风险指数E、卫星风险指数RS、系统风险指数RSS分别有5个，由高到低分别对应的风险等级为：极高风险、高风险、中风险、低风险和风险可忽略。
例如，参考相关应急启动标准，可设定为 4+1级风险指数：5、4、3、2、1，本实施例中可将风险指数定为由1-5五个数字表示，由高到低分别对应极高风险、高风险、中风险、低风险和风险可忽略。
根据本申请的实施例，可选地，效应风险指数E根据效应数值及卫星健康状况确定，给专业技术人员应对环境风险时使用，卫星风险指数RS根据效应风险指数确定，反应单个卫星或某批次卫星器件、工艺等差异，是单颗卫星风险应急启动和应对的依据，系统风险指数RSS根据卫星风险指数确定，是从体系的角度考虑应对灾害性卫星环境扰动事件，是星座全系统应对灾害性卫星环境事件的依据。
本申请实施例提供的三个风险指数，分别在三个层面上反映卫星及星座的风险，可作为应对不同风险的依据，具体而言：
一、效应风险指数E面向卫星设计的健壮性，给专业技术人员应对环境风险时使用，根据卫星的工程设计与外环境计算而来，并在运行中修正。
二、卫星风险指数RS体现单个卫星或某批次卫星器件、工艺等差异，是单颗卫星风险应急启动和应对的依据。
三、系统风险指数RSS是从体系的角度考虑应对灾害性卫星环境扰动事件，是卫星星座全系统应对灾害性卫星环境事件的依据。
根据本申请的实施例，可选地，还可根据卫星实际运行状况信息，对效应风险指数E、卫星风险指数RS和系统风险指数RSS进行修正。三种风险指数均需要结合实际运行状况，进行调整修正，从而实时、准确地反映星座系统的风险状况。
以上通过多个实施例描述了本申请实施例的实现方式以及带来的优势。以下结合具体的例子，详细描述本申请实施例的具体处理过程。
一、计算目标星座中，每一颗卫星对应的效应风险指数En。
效应风险指数En的计算包括以下4步：
（1）根据卫星轨道外部环境、典型器件材料、安装布局等参数，计算7类相关的空间环境效应。
首先需要对卫星环境效应敏感器件进行梳理，计算每个卫星环境效应敏感器件的效应数值，包含单粒子翻转几率、深层充电场强、表面充电电位、累积位移损伤剂量、累积电离损伤剂量、卫星轨道高度日衰减量、碎片碰撞概率。
（2）依据风险等级划分方法，获取每个器件的效应风险指数。
根据计算得到的各器件效应数值，结合各效应风险阈值，判断得到各器件的各效应风险指数。
（3）根据器件的重要程度，得到卫星某效应风险指数。
当某效应有多个敏感器件时，取某效应所有器件的最大风险指数作为某卫星某效应的某风险指数。
（4）结合每个卫星实际运行状况，进行修正。
卫星效应风险指数划分与卫星应用的效应敏感器件及其使用方式等有关，风险指数划分方法可结合每个卫星实际运行状况，在后续的业务运行中对不同风险指数的生成方法以及划分依据进行修改。
二、根据效应风险指数E1至E7的数值，取不同效应敏感器件对卫星造成的风险为卫星风险指数RS。
卫星风险指数RSn的计算包括2步：
（1）根据卫星器件的效应风险指数 En，依据风险等级计算方法（根据不同效应器件损坏可能对卫星造成的风险确定不同权重），获取卫星风险指数。
（2）结合实际运行状况，进行调整修正。
卫星风险指数划分与卫星结构设计、轨道等有关，初步划分风险指数如下所示。卫星风险指数划分方法可结合卫星实际运行状况，在后续的业务运行中对卫星风险指数的生成方法以及划分依据进行更改和优化。
卫星风险指数初步计算方法：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，n为卫星编号；
Er为卫星不同器件几种辐射效应风险对卫星造成的综合风险：
Ern =w 1n ·D1n + w 2n·D2n +……+ w mn·Dmn
其中， m为辐射效应敏感器件编号；
w为器件风险对卫星整体造成影响的权重，w 1n + w 2n +……+ w mn =1，各权重数值根据卫星设计情况确定；
D为器件多种辐射效应风险（如单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险、电离损伤风险）的最大值，即D mn =max(E1n， E2n，E4n，E5n) 。
三、由星座高风险卫星占星座卫星数量的比例确定系统风险指数RSS。
系统风险指数RSS的计算包括2步：
（1）根据星座内各卫星风险指数RS，依据风险等级计算方法（由星座高风险卫星占星座卫星数量的比例确定），获取系统风险指数RSS。
（2）结合实际运行状况，进行调整修正。
作为一种示例，系统风险指数RSS的方案如下表所示，下表中P为星座内卫星风险指数RSn大于4的卫星占比，可在运行过程中结合实际情况进行调整。
由上表可见，当P<3%时，RSS＝1，表示系统风险可忽略；
当P在3%~5%之间时，RSS＝2，表示系统风险较低；
当P在5%~10%之间时，RSS＝3，表示具有一定的系统风险；
当P在10%~20%之间时，RSS＝4，表示系统风险较高；
当P大于20%时，RSS＝5，表示系统风险严重。
图2是本申请实施例卫星受太空环境影响的风险评估方法的计算流程框图，如图2所示，在计算出效应风险指数E1n- E7n之后，根据E1n，E2n，E4n，E5n计算出器件的最大风险指数D mn，再根据D mn，计算出该器件效应风险对卫星造成的风险Ern。取Ern，E3n，E6n和E7n中的最大值得出RSn。最后确定出RSn大于4的卫星占比，得出RSS。
在一些实施例中，可以根据检测目标等因素，设置或调整RSn的取值，例如可以设置为根据RSn大于3、2、1或5来确定RSS，得出的RSS值不同。类似地，占比区间的划分方式也可以综合实际运行状况等多种因素确定并调整。
与本申请的方法实施例对应地，本申请还提供一种卫星受太空环境影响的风险评估装置，如图3所示，装置100包括：
第一计算模块101，用于根据卫星的环境效应敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，所述七种空间环境效应包括：单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应；
第一确定模块102，用于根据所述七种空间环境效应对应的效应数值，确定卫星的七个效应风险指数，记为E，所述七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7；
第二确定模块103，用于根据下式，基于效应风险指数E，确定卫星的卫星风险指数：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，RS为卫星风险指数，角标n为卫星的编号；max(.)为取最大值操作；Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，所述多种指定辐射效应风险包括：单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险和电离损伤风险；
第三确定模块104，用于根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS；
其中，卫星的效应风险指数越大，表示太空环境对卫星造成的对应的效应风险越高；卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大；星座的系统风险指数RSS越大，表示星座整体存在灾害性环境风险事件的风险越大。
本申请实施例中的电子设备可以是用户终端设备，可以是服务器，还可以是其他计算设备，也可以是云端服务器。图4示出本申请实施例的电子设备的硬件结构示意图，该电子设备可以包括处理器601以及存储有计算机程序指令的存储器602，处理器601执行计算机程序指令时实现上述任一实施例方法的流程或功能。
具体地，处理器601可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuit ，ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。存储器602可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说，存储器602可以是以下至少一者：硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM）、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带、通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）驱动器或其他物理/有形的存储器存储设备。又如，存储器602可包括可移除或不可移除（或固定）的介质。再如，存储器602可在综合网关容灾设备的内部或外部。存储器602可以是非易失性固态存储器。换句话说，通常存储器602包括编码有计算机可执行指令的有形（非暂态）计算机可读存储介质（如存储器设备），并且当该软件被执行（如由一个或多个处理器执行）时，可执行本申请实施例的方法所描述的操作。处理器601通过读取并执行存储器602中存储的计算机程序指令，实现上述实施例中任一种方法的流程或功能。
在一个示例中，图4所示的电子设备还可包括通信接口603和总线610。其中，处理器601、存储器602、通信接口603通过总线610连接并完成相互间的通信。通信接口603主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。总线610包括硬件、软件或两者皆有，可将在线数据流量计费设备的部件彼此耦接在一起。举例来说，总线可包括以下至少一者：加速图形端口（AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、存储器总线、微信道架构（MCA）总线、外围组件互连（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会局部（VLB）总线或其他合适的总线。总线610可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述或示出了特定的总线，但本申请实施例可考虑任何合适的总线或互连方式。
结合上述实施例中的方法，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中任一种方法的流程或功能。
另外，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中任一种方法的流程或功能。
以上示例性地描述了本申请实施例的方法、装置、系统和计算机程序产品的流程图和/或框图，并描述了相关的各个方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框或其组合，可以由计算机程序指令实现，也可以由执行指定功能或动作的专用硬件来实现，还可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。例如，这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，以形成一种机器可使得经由这种处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图中的每个方框或其组合中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。
本申请实施例的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等；当以软件方式实现时，是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在存储器中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
需说明，本申请并不局限于上文所描述或在图中示出的特定配置和处理。以上所述仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，所描述的系统、设备、模块或单元的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，不需再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种卫星受太空环境影响的风险评估方法，其特征在于，包括：
根据卫星的环境效应敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，所述七种空间环境效应包括：单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应；
根据所述七种空间环境效应对应的效应数值，确定卫星的七个效应风险指数，记为E，所述七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7；
根据下式，基于效应风险指数E，确定卫星风险指数：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，RS为卫星风险指数，角标n为卫星的编号；max(.)为取最大值操作；Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，所述多种辐射效应风险包括：单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险和电离损伤风险；
根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS；
其中，卫星的效应风险指数越大，表示太空环境对卫星造成的对应的效应风险越高；卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大；星座的系统风险指数RSS越大，表示星座整体存在灾害性环境风险事件的风险越大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：通过下式计算卫星的综合风险指数Er：
Ern=w 1n·D1n+w 2n·D2n+……+w mn·Dmn，
Dmn=max(E1n，E2n，E4n，E5n)，
其中，角标m为卫星的辐射效应敏感器件的编号；w为不同辐射效应敏感器件对卫星产生影响的权重。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据预定的划分标准确定多个占比区间，不同占比区间分别对应不同的系统风险指数RSS，占比越大，系统风险指数RSS越大。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，效应风险指数E、卫星风险指数RS、系统风险指数RSS分别设有5个风险等级，由高到低分别为：极高风险、高风险、中风险、低风险和风险可忽略。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
效应风险指数E根据效应数值及卫星健康状况确定，给技术人员应对环境风险时使用；
卫星风险指数RS根据效应风险指数E确定，反应单个卫星或单批次卫星器件工艺差异，是单颗卫星风险应急启动和应对的依据；
系统风险指数RSS根据卫星风险指数RS确定，是从体系的角度考虑应对灾害性卫星环境扰动事件，是星座应对灾害性卫星环境事件的依据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据卫星实际运行状况信息，对效应风险指数E、卫星风险指数RS和系统风险指数RSS进行修正。
7.一种卫星受太空环境影响的风险评估装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据卫星的环境效应敏感器件的参数和太空环境数据计算得到七种空间环境效应对应的效应风险数值，所述七种空间环境效应包括：单粒子翻转效应、深层充放电效应、表面充放电效应、位移损伤效应、电离损伤效应、轨道衰减效应以及碎片碰撞效应；
第一确定模块，用于根据所述七种空间环境效应对应的效应数值，确定卫星的七个效应风险指数，记为E，所述七个效应风险指数为：单粒子风险指数E1、深层充放电风险指数E2、表面充放电风险指数E3、位移损伤风险指数E4、电离损伤风险指数E5、轨道衰减风险指数E6以及碎片碰撞风险指数E7；
第二确定模块，用于根据下式，基于效应风险指数E，确定卫星风险指数：
RSn=max(Ern，E3n，E6n，E7n)，
其中，RS为卫星风险指数，角标n为卫星的编号；max(.)为取最大值操作；Er代表卫星不同器件的多种辐射效应风险对卫星造成的综合风险，所述多种辐射效应风险包括：单粒子风险、深层充放电风险、位移损伤风险和电离损伤风险；
第三确定模块，用于根据目标星座中各个卫星的卫星风险指数RS，确定目标星座中卫星风险指数RS大于预定值的卫星的数量占比，根据所述数量占比所属的预定占比区间，确定所述目标星座的系统风险指数RSS；
其中，卫星的效应风险指数越大，表示太空环境对卫星造成的对应的效应风险越高；卫星的卫星风险指数RS越大，表示卫星受太空环境影响的风险越大；星座的系统风险指数RSS越大，表示星座整体存在灾害性环境风险事件的风险越大。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
第二计算模块，用于通过下式计算卫星的综合风险指数Er：
Ern=w 1n·D1n+w 2n·D2n+……+w mn·Dmn，
Dmn=max(E1n，E2n，E4n，E5n)，
其中，角标m为卫星的辐射效应敏感器件的编号；w为不同辐射效应敏感器件对卫星产生影响的权重。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述电子设备执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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| 典型卫星轨道的位移损伤剂量计算与分析;孙毅;唐民;于庆奎;;航天器环境工程(第05期);全文 * |
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