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GBT 41270.9-2022 航空电子过程管理 大气辐射影响 第9部分：航空电子设备单粒子效应故障率计算程序与方法.pdf简介：

GBT 41270.9-2022是中国国家标准，全称为"航空电子过程管理 大气辐射影响 第9部分：航空电子设备单粒子效应故障率计算程序与方法简介"。这一标准主要关注航空电子设备在大气辐射环境下的运行，特别是单粒子效应（Single Event Effects, SEEs）对设备可靠性的影响。

单粒子效应是由于高能粒子（如宇宙射线中的质子和电子）与电子设备内的半导体材料相互作用，可能导致电路瞬时的错误行为，如错误的逻辑运算、数据丢失等，从而影响设备的正常工作。GBT 41270.9-2022提供了计算这类效应导致的故障率的方法和程序指导，包括如何评估设备抗辐射设计、确定单粒子事件的影响概率、计算设备的可靠性和寿命等。

这一标准的重要性在于，随着航空航天技术的发展，设备需要在更极端的环境下运行，对辐射防护的需求越来越强。通过遵循该标准，可以有效地管理航空电子设备的单粒子效应风险，确保设备在长期运行中的稳定性。

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大气层内工作的航空电子设备，其关键器件在遭受大气中子辐射下会产生多种单粒子效应，传递至 航空电子设备，会产生单粒子效应软故障和/或硬故障，会影响飞机的安全性。考虑到只有设备级SE互 改障率才参与系统级、飞机级的安全分析过程。因此，在飞机安全性评估过程中需要提供设备级的 SEE故障率及其计算方法与程序，为航空电子设备安全性分析提供基础数据。 GB/T34955一2017《大气辐射影响航空电子系统单粒子效应试验指南》和GB/T34956一2017 大气辐射影响航空电子设备单粒子效应防护设计指南》共同构成航空电子产品开展单粒子效应设计 与分析的基础技术标准。 GB/T41270规定了大气中子单粒子效应分析、试验、评价方法与程序，拟由两个部分构成。 第7部分：航空电子产品设计中单粒子效应分析过程管理。目的在于规定航空电子产品设计 中电子元器件单粒子效应分析的方法和程序。 第9部分：航空电子设备单粒子效应故障率计算程序与方法。目的在于规定航空电子设备单 粒子效应故障率通用、息故障率、软故障率、硬故障率计算方法与计算程序

0.3相关专利情况说明

本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及单粒子效应故障率、大气中子辐射应力、 器件敏感截面、降额因子相关的专利的使用， 本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场 该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下 就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。 表1中列出的专利权人持有本文件涉及的专利

表1持有本文件涉及专利的专利权人相关信息

请注意除上述专利外DB13∕T 2948-2019 公路桥面铺装层维修设计与施工技术规范，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的 责任。

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航空电子过程管理大气辐射影响 第9部分：航空电子设备单粒子效应 故障率计算程序与方法

航空电子过程管理大气辐射影响

本文件给出了航空电子设备单粒子效应故障率通用计算方法、总故障率计算方法、软故 法、硬故障率计算方法与计算程序。 本文件适用于35km以下高空内工作的航空电子设备的研制、试验和维护。

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适月 文件 GB/T34955—2017 大气辐射影响 航空电子系统单粒子效应试验指南 GB/T34956—2017 大气辐射影响 航空电子设备单粒子效应防护设计指南

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大气中子辐射导致的单粒子效应故障率，单位为次每小时（次/h）； FSEE 大气中子辐射导致的单粒子效应率，单位为次每小时（次/h）； II 降额因子，取值范围为[0，1]。借用降额因子来指代单粒子效应率转化为单粒子效应故 率的转化程度。 单粒子效应率的通用计算方法如公式（2）所示，

f—大气中子辐射应力，单位为每平方厘米小时［/（cm²·h)]； 一敏感器件单粒子效应截面，单位为平方厘米每比特（cm/bit)或平方厘米每器件（cm²/dev）。

5.2总故障率计算方法

半导体器件单粒子效应种类包括SEU、SET、SEFI、SEL、SEB等。其中，SEU、SET、SEFI、SEL等 单粒子效应会导致设备单粒子效应软故障；SEL、SEB等单粒子效应会导致设备单粒子效应硬故障。 航空电子设备单粒子效应总故障率计算方法如公式（3）所示

rata] =)soft + A bard

入total 大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子效应总故障率，单位为次每小时（次/h）； 入saft一—大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子效应软故障率，单位为次每小时（次/h）； 入hard一大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子效应硬故障率，单位为次每小时（次/h）。

5.3软故障率计算方法

航空电子设备单粒子效应软故障现象是指可自动恢复的故障或断电重启后可恢复的故障。

航空电子设备单粒子效应软故障率的计算方法如公式（4)所示。

航空电子设备单粒子效应软故障率的计算方法如公式（4)所示。

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入sofiSEU 大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子翻转软故障率，单位为次每小时（次/h）： 入softSET 大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子瞬态软故障率，单位为次每小时（次/h）； softSEF1 大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子功能中止软故障率，单位为次每小时（次/h） softSEL. 大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子锁定软故障率，单位为次每小时（次/h） 航空电子设备单粒子翻转软故障率的计算方法如公式（5）所示

α spftSET =Z(r SET X II sET,)X IIerro

器件i单粒子锁定率，单位为次每小时（次/h）； IISELi 器件i单粒子锁定限流防护措施降额因子，取值范围为[0，1]。如果该器件采取了限流 防护措施，其降额因子宜取值1；如果未采取限流防护措施，其降额因子宜取值0。 注：单粒子多位翻转（MBU）、单粒子多单元翻转（MCU）导致的设备单粒子效应软故障率可以按照相似性原理见 公式（5）计算，

5.4硬故障率计算方法

航空电子设备单粒子效应硬故障率计算方法如公式（9)所示

亢空电子设备单粒子效应硬故障率计算方法如公式（9)所示。 A hard = A hardSEI, + A hardSEE

ard =入 bardSEL. + > hardSEB

hardSEL. 大气中于猫射 锁定硬故障率，单位为次每小时（次/h）； hardSEB 大气中子辐射导致的航空电子设备单粒子烧毁硬故障率，单位为次每小时（次/h）。 航空电子设备单粒子锁定硬故障率计算方法如公式（10）所示

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亢空电子设备单粒子效应故障率计算流程 1所示 附录A给出了导航接收机的单粒子效应故障率计算案例

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6.3.1确定敏感器件清单

根据器件单粒子效应敏感特性，确定航空电子设备的单粒子效应敏感器件清单： a）根据器件单粒子效应敏感特性，见附录B的表B.1，确定单粒子效应敏感器件； b）参考航空电子设备单粒子效应敏感器件清单模板，见表B.2,填写敏感器件信息

6.3.2计算大气中子辐射应力

6.3.3确定单粒子效应截面

根据器件类型、工艺类型或试验数据，确定敏感器件单粒子效应截面： a）数据来源一：在设计初期，可根据附录D中表D.1中的器件类型单粒子效应截面典型值，获取 敏感器件单粒子效应截面数据； b 数据来源二：在详细设计阶段，可根据器件型号的工艺类别/工艺参数，参考GB/T34956 2017，获取相似器件工艺的单粒子效应截面数据； 数据来源三：根据厂家提供的器件数据表，获取单粒子效应截面数据；或开展地面模拟单粒子 效应试验，试验方法应符合GB/T34955一2017，获取器件截面试验数据，

6.3.4确定降额因子

根据设备的功能应用特征，确定下列降额因子： a）资源利用率； b）单粒子效应防护/减缓措施降额因子； c）单粒子效应软故障传递率

根据设备的功能应用特征，确定下列降额因子： a）资源利用率； b）单粒子效应防护/减缓措施降额因子； c）单粒子效应软故障传递率。

6.3.5计算单粒子效应总故障率

根据第5章中航空电子设备单粒子效应故障率计算公式，计算航空电子设备的单粒子效应故 下： a）航空电子设备单粒子效应软故障率； b）航空电子设备单粒子效应硬故障率；

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c）航空电子设备单粒子效应总故障率

输出航空电子设备的单粒子效应故障率计 概述 2计算方法 3计算程序 4计算结果 4.1航空电子设备基本信息 4.2大气中子辐射应力 4.3单粒子效应敏感器件清单 4.4 航空电子设备单粒子效应率 4.5航空电子设备单粒子效应故障率

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无余，其主要功能是接收导航卫星信号，经过下 变频处理、数字基带处理、软件解算，实时给出导航接收机的位置和速度信息。本案例给出导航接收机 在大气中子辐射影响下单粒子效应故障率的计算过程与计算结果。计算过程如下

A.3.1确定敏感器件清单

依据输人，通过参考表B.1常见器件大气中子单粒子效应敏感特性，进行器件单粒子效应敏感性分 析，获得该导航接收机设备使用的1个DSP、1个SRAM和2个SRAM型FPGA的敏感器件清单。参 照表B.2单粒子效应敏感器件清单模板，填写导航接收机单粒子效应敏感器件清单信息，如表A.1 所示。

表A.1导航接收机单粒子效应敏感器件清单

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江苏省住房和城乡建设系统行政处罚裁量基准(2020版)、江苏省住房和城乡建设系统行政处罚材料基准编制和适用规则(2020版)（苏建法[2020]231号 江苏省住房和城乡建设厅2020年12月19日）A.3.2计算中子辐射应力f

A.3.3确定SEE截面

数据来源一：在设计初期，器件类型初步确定的前提下，可参考表D.1确定不同器件类型的单粒子 效应截面数据典型值。在导航接收机单粒子效应敏感器件清单表B.1基础上，填写基于器件类型的单 粒子效应截面数据典型值，如表A.2所示，

收机单粒子效应敏感器件清单（敏感器件截面：数

数据来源二：在研制阶段，已知具体器件型号的情况下，根据厂家提供的器件工艺类别和工艺参数， 参考GB/T34956一2017强制性条文汇编--电气专业(2019版)（2019年8月发布），获取相似器件工艺的单粒子效应截面数据典型值。在导航接收机单粒子效 应敏感器件清单表A.1基础上，填写基于器件工艺类别和工艺参数的单粒子效应截面数据典型值，如 表A.3所示。

1单粒子效应敏感器件清单（敏感器件截面：数据

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