探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术提供一种探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法、系统及设备，所述方法包括：将采样快门时间按照时间片数划分，并于每一个时间片数检测存储器的存储量状态；当在经历第N个时间片数时检测到存储量状态为半满标识状态，采样快门时间为N×k，1≤N≤Nmax，k为单个时间片的长度，Nmax为最大时间片数；当第Nmax个时间片数时检测存储量状态未达到半满标识状态，采样快门时间为Nmax×k；在检测到存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，停止采样，从存储器读取空间粒子信号，根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数。本发明专利技术能够实现动态调整采样快门时间，提高粒子探测中通量测量的动态范围，提高采样效率。

Sampling Method, System and Equipment of Variable Sampling Shutter Time for Detecting Space Particles

The invention provides a sampling method, system and equipment for detecting variable sampling shutter time of space particles, which includes: dividing sampling shutter time according to the number of time slices, and detecting the storage state of memory at each time slice; detecting the storage state to be half full when experiencing the number of N time slices. Sampling shutter time is N * k, 1 < N < Nmax, K is the length of a single time slice, and Nmax is the maximum number of time slices. When the number of time slices of Nmax is the number of time slices, the detection storage state does not reach the half-full identification state, and the sampling shutter time is Nmax * k; when the storage state is detected to be semi-full identification state or to reach the number of Nmax, the sampling shutter time is Nmax * K. When the number of time slices is between, the sampling is stopped, and the spatial particle signal is read from the memory. The total number of particles is estimated according to the number of time slices, the maximum time slices and the number of space particles recorded by the current time slices. The invention can realize dynamic adjustment of sampling shutter time, improve dynamic range of flux measurement in particle detection, and improve sampling efficiency.

【技术实现步骤摘要】
探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法、系统及设备
本专利技术属于空间粒子探测
，特别是涉及空间粒子辐射探测及效应监测领域
，具体为一种探测空间粒子的可变采样快门时间的采样方法、系统及设备。
技术介绍
空间高能带电粒子是威胁航天器在轨安全的重要空间环境因素。空间高能粒子通过剂量效应、单粒子效应和充放电效应等对航天器产生影响。为了认识航天器在轨时所面临的空间辐射环境的影响，保证在轨安全稳定运行，就需要进行空间辐射环境探测及效应监测。空间粒子辐射具有高动态范围的特征。在探测采样快门选取上存在困难。例如：LEO卫星在通过南大西洋异常区时粒子辐射通量会很强，高达105/cm2sr·sec以上，而到达其它区域则会很小，可能不到1/cm2sr·sec。如何选择几何因子与采样快门时间成为探测设备关键问题。在探测仪器设计上，合理地选择采样快门时间将可以节省硬件资源。一般来说，几何因子为探测设备探头的固定参数，需要满足辐射通量的测量与设备探头及电路处理速度之间的矛盾。几何因子(GF)尽量考虑设备不至于在最高辐射通量条件下饱和，并留有大约一个量级的不确定性。GF的选取由下面公式获得：其中：G为几何因子，单位为cm2sr；nmax为设备探头及电路每秒钟能够处理的最大粒子数，单位为sec-1；jmax为预计空间最大辐射通量，单位为(cm2sr·sec)-1。G为设备固定参数。实际上设备探测数据还与采样快门时间有关，如下面公式所示：C＝j·G·Ts；其中：C为设备探测到的粒子计数；j为空间辐射通量，单位为(cm2sr·sec)-1；Ts为采样快门时间，单位sec。一般来说，Ts小于等于采样周期时间(即获取数据的时间间隔)。空间辐射通量j的动态范围很大，为5～6个量级以上。如果选择Ts太小，在高辐射区可以获得比较合理的粒子计数N。但在低辐射区域，N就会很小。在物理上，探测原理是通过测量N来推算空间辐射通量j。根据统计学原理，j的相对误差约为如果N太小就会带来很大的统计误差。甚至N可能因为小于1而探测不到存在的辐射。而这些通量较小的重离子可能是造成单粒子效应的主要原因。但因为探测不到造成分析错误。如果选择Ts太大，对于空间辐射通量j较弱的地方可以实现有效探测，但是对于空间辐射通量j较强的地方则会获得较大的数值N，占用较大的信息处理资源，如运算、存储等。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种探测空间粒子的可变采样快门时间的采样方法、系统及设备，用于解决现有技术中由于空间粒子辐射通量动态范围较大，无法选取合适的采样快门时间的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种探测空间粒子的可变采样快门时间的采样方法，所述探测空间粒子的可变采样快门时间的采样方法包括：将采样快门时间按照时间片数划分，并于每一个时间片数检测存储器的存储量状态，其中，所述存储器存储采样的空间粒子信号；当在经历第N个时间片数时检测到所述存储量状态为半满标识状态，采样快门时间为N×k，1≤N≤Nmax，k为单个时间片的长度，Nmax为最大时间片数；当第Nmax个时间片数时检测所述存储量状态未达到半满标识状态，采样快门时间为Nmax×k；在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，停止采样，从所述存储器读取空间粒子信号，根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数。于本专利技术的一实施例中，所述根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数具体为：其中，Nmax为最大时间片数，N为当前经历的时间片数，CN为当前经历的时间片数所记录的空间粒子数，Cmax为估算总粒子数。于本专利技术的一实施例中，在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，从所述存储器读取空间粒子信号时，在检测到所述存储器的存储量状态为空标识状态时，停止从所述存储器读取采样数据。于本专利技术的一实施例中，最大时间片数Nmax为总采样时间除以单个时间片的长度。于本专利技术的一实施例中，当时间片数为0时，启动采样，空间粒子信号开始存储至所述存储器。本专利技术的实施例还提供一种探测空间粒子可变采样快门时间的采样系统，所述探测空间粒子可变采样快门时间的采样系统包括：时间片划分模块，用于将采样快门时间按照时间片数划分；存储量状态检测模块，用于每一个时间片数检测存储器的存储量状态；其中，所述存储器存储采样的空间粒子信号；采样开门时间确定模块，当在经历第N个时间片数时检测到所述存储量状态为半满标识状态，采样快门时间为N×k，1≤N≤Nmax，k为单个时间片的长度，Nmax为最大时间片数；当第Nmax个时间片数时检测所述存储量状态未达到半满标识状态，采样快门时间为Nmax×k；粒子数估算模块，用于在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，停止采样，从所述存储器读取空间粒子信号，根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数。于本专利技术的一实施例中，所述根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数具体为：其中，Nmax为最大时间片数，N为当前经历的时间片数，CN为当前经历的时间片数所记录的空间粒子数，Cmax为估算总粒子数。于本专利技术的一实施例中，在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，从所述存储器读取空间粒子信号时，在检测到所述存储器的存储量状态为空标识状态时，停止从所述存储器读取采样数据。于本专利技术的一实施例中，最大时间片数Nmax为总采样时间除以单个时间片的长度。于本专利技术的一实施例中，当时间片数为0时，启动采样，空间粒子信号开始存储至所述存储器。本专利技术的实施例还提供一种探测设备，包括处理器、程序存储器和粒子存储器；所述粒子存储器存储采样的空间粒子信号，所述粒子存储器具有半满标识状态和空标识状态；所述程序存储器存储有程序指令，所述处理器运行程序指令实现如上所述的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法。如上所述，本专利技术的探测空间粒子的可变采样快门时间的采样方法、系统及设备，具有以下有益效果：本专利技术能够实现动态调整采样快门时间，即在辐射通量较小的地方增大采样快门时间保证探测的有效性和探测精度，在辐射通量较大的地方减小采样快门时间节约处理资源，提高粒子探测中通量测量的动态范围，节省采样中计数器的位数，提高采样效率，有效解决现有技术空间粒子辐射通量动态范围较大的问题，无法选取合适的采样快门时间的问题。附图说明图1显示为本专利技术的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法的整体流程示意图。图2显示为本专利技术的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法中的存储器状态示意图。图3显示为本专利技术的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法中的具体实施流程图。图4显示为本专利技术的探测空间粒子可变采样快门时间的采样系统的原理结构示意图。元件标号说明100探测空间粒子可变采样快门时间的采样系统110时间片划分模块120存储量状态检测模块130采样开门时间确定模块140粒子数估算模块S110～S140步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法，其特征在于，所述探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法包括：将采样快门时间按照时间片数划分，并于每一个时间片数检测存储器的存储量状态，其中，所述存储器存储采样的空间粒子信号；当在经历第N个时间片数时检测到所述存储量状态为半满标识状态，采样快门时间为N×k，1≤N≤Nmax，k为单个时间片的长度，Nmax为最大时间片数；当第Nmax个时间片数时检测所述存储量状态未达到半满标识状态，采样快门时间为Nmax×k；在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，停止采样，从所述存储器读取空间粒子信号，根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数。

【技术特征摘要】
1.一种探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法，其特征在于，所述探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法包括：将采样快门时间按照时间片数划分，并于每一个时间片数检测存储器的存储量状态，其中，所述存储器存储采样的空间粒子信号；当在经历第N个时间片数时检测到所述存储量状态为半满标识状态，采样快门时间为N×k，1≤N≤Nmax，k为单个时间片的长度，Nmax为最大时间片数；当第Nmax个时间片数时检测所述存储量状态未达到半满标识状态，采样快门时间为Nmax×k；在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，停止采样，从所述存储器读取空间粒子信号，根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数。2.根据权利要求1所述的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法，其特征在于，所述根据当前经历的时间片数、最大时间片数、当前经历的时间片数所记录的空间粒子数确定估算总粒子数具体为：其中，Nmax为最大时间片数，N为当前经历的时间片数，CN为当前经历的时间片数所记录的空间粒子数，Cmax为估算总粒子数。3.根据权利要求1所述的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法，其特征在于，在检测到所述存储量状态为半满标识状态或达到第Nmax个时间片数时，从所述存储器读取空间粒子信号时，在检测到所述存储器的存储量状态为空标识状态时，停止从所述存储器读取采样数据。4.根据权利要求1所述的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法，其特征在于，最大时间片数Nmax为总采样时间除以单个时间片的长度。5.根据权利要求1所述的探测空间粒子可变采样快门时间的采样方法，其特征在于，当时间片数为0时，启动采样，空间粒子信号开始存储至所述存储器。6.一种探测空间粒子可变采样快门时间的采样系统，其特征在于，所述探测空间粒子可变采样快门时间的采样系统包括：时间片划分模块，用于将采样快门时间按照时间片数划分；存储量状态检测模块，用于每...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿飞，郝志华，施伟红，于向前，向宏文，邹鸿，仲维英，
申请(专利权)人：北京大学，北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11