单粒子效应及充放电效应诱发航天器故障的甄别与机理探讨

单粒子效应（SEE）是诱发航天器故障最重要的空间环境因素之一,其与充放电效应（SESD）诱发故障的宏观表象相像,但具体影响细节及防护设计又不尽相同,导致工程上将大量可能由SESD诱发的航天器故障简单归零为SEE并进行改进设计,但复飞后的航天器在轨故障依然不断。截至目前,鲜有综合比对研究以揭示这2种效应诱发星用器件错误和导致电子设备故障的异同。文章首先通过大量在轨实例表明二者触发的航天器故障有很强关联,之后对引起2种效应混淆的可能原因进行剖析,并介绍中国科学院国家空间科学中心通过地面模拟实验,针对JK触发器、运算放大器、静态随机存储器（SRAM）初步研究的SEE和SESD诱发软错误的异同表象和作用机制,为进一步发展准确甄别与应对有关在轨故障的技术方法提供参考。     

左旋寻常的极光千米波与辐射带高能电子相互作用的参数化研究

参数化研究了在L=4.5外辐射带区域左旋寻常（Left-hand Ordinary mode, L-O模）的极光千米波与高能电子的相互作用,定量计算了左旋寻常的极光千米波在不同峰值频率、传播角分布和纬度分布条件下的弹跳平均投掷角扩散系数、动量扩散系数和投掷角–动量交叉扩散系数。计算结果表明,动量扩散系数一般比投掷角扩散系数大100倍左右,说明动量扩散在L-O模与电子间的相互作用中起主导作用。随着传播角范围的改变,扩散系数均未发生明显变化,这说明L-O模与电子相互作用的扩散系数对传播角范围的依赖性很小。此外,扩散系数会因为L-O模纬度分布的改变而发生剧烈变化,该结果与之前得到的纬度分布对右旋奇异的极光千米波的影响是一致的。通过参数化研究结果表明,适当条件下,L-O模可能会显著影响外辐射带高能电子的动力学过程。     

基于深度残差网络的模拟电路软故障诊断方

航天电子电路的故障诊断一直是航天领域可靠性与安全性的一个热点研究课题,航天电子电路的故障将直接影响航天任务是否成功。提出了一种基于深度残差网络的模拟电路故障诊断方法。该方法使用短时傅里叶变换将电路的时域输出信号转换为二维电路图像,并将其作为神经网络的输入,再利用ResNet提取模拟航天电子电路的性能特征,确定元件的故障类型,完成电路的故障诊断。通过仿真验证了该方法的故障诊断性能。仿真结果表明,该方法能够实现高达99.1%的诊断准确率。     

一种航天接口芯片静电防护电路的软击穿现象

接口阻抗测试是航天产品中对产品状态是否正常来进行判断的常用方法。在航天产品应用中,通常认为接口芯片阻抗测试异常即代表该接口芯片已经失效。本文针对一种LVDS接口发送芯片由静电导致阻抗测试异常,但功能正常的现象进行分析。在元器件失效分析的基础上,定位静电损伤的位置为芯片内部静电防护电路,从而建立了对应的电路模型,对芯片静电损伤的现象进行理论分析。分析说明：该芯片在被静电打击时,其静电防护电路中一个NMOS管受损,但该电路保护了芯片的功能电路,被击穿的NMOS管等效为一个电阻,因此导致阻抗测试异常,但芯片功能电路未受损的现象,为静电软击穿现象。且可认为该芯片在受静电影响后并未失效,相关电路仍具有正常工作的能力。即阻抗异常现象并不是芯片失效的充分条件。     

脉冲发动机软隔离装置反向打开过程研究

通过显示动力学的方法,对一种软隔离装置反向打开过程进行了模拟,并通过燃气发生器-隔层试验装置,进一步验证了隔层的打开过程,模拟结果与试验结果吻合得较好,验证了计算方法的合理性。研究结果表明,脆性断裂准则可较准确地预测隔层的破坏位置和压强,同时在内压冲击载荷作用下隔层薄弱区域首先出现破裂,破裂后下隔层结构逐渐反向打开,最终端口发生严重破坏,研究结果可用于发动机隔层的初步设计。     

唐-曹高速公路软基沉降研究

依托唐-曹高速公路沿海路堤软土地基处理施工过程中的沉降观测数据,探讨了在我国北方沿海软土地基上修筑高速公路的不同地质条件、不同地质处理方法及不同的路基填筑高度对软基沉降的不同影响特性。     

SRAM型FPGA的单粒子效应及TMR设计加固

宇宙空间中存在多种高能粒子,其辐射效应会严重威胁航天器中现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array,FPGA）器件工作的可靠性。文章研究了静态随机存储器型（Static Random AccessMemory,SRAM）FPGA中的单粒子翻转效应。理论计算表明,采用三模冗余（Triple Module Redundancy,TMR）设计方法可以有效缓解FPGA中的单粒子翻转问题。针对传统TMR设计方法的不足,提出了一种改进的TMR设计架构,并将该架构应用于某星载关键控制电路的设计中。文中的研究成果对SRAM型FPGA的空间应用有一定参考作用。     

基于自适应阈值估计的模极大值去噪方法

针对小波模极大值去噪方法中信号模极大值点搜索困难以及小波系数重构过程中存在不稳定因素,本文着重研究了如何利用自适应 BayesShrink阈值改进其模极大值点搜索过程,并采用分段三次样条插值算法重构小波系数,形成一种基于自适应阈值估计的模极大值去噪方法.实验结果表明该方法能够准确地提取有用信号,并提高了模极大值点的搜索...