(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221084252 2.0 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 佘璇　楼海君　金仲和　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 郑海峰 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) (54)发明名称 一种用于微纳卫星的扇形角 等效总剂量评 估方法 (57)摘要 本发明公开一种用于微纳卫星的扇形角 等 效总剂量评估 方法， 涉及太空环 境中卫星辐射防 护领域； 该方法以卫星内待测点为中心， 通过空 间网格划分法计算矢量射线， 依次计算各矢量射 线和卫星模 型之间的相交长度和材料密度， 获得 各矢量射线方向的等效相交长度， 结合空间辐射 环境仿真获取的剂量 ‑深度曲线， 获得各射线方 向上的剂量值， 加权相加得到待测点处的三维总 剂量， 可以提高总剂量评估的计算效率和准确 度， 可以明确反映出总剂量防护的薄弱方向， 为 总剂量的防护加固提供准确指导。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115169189 A 2022.10.11 CN 115169189 A 1.一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 根据卫星预设的飞行轨道和任务时长， 利用空间辐射环境模型分析卫星寿命内受 到的空间辐射 通量； S2， 基于SHIELDOSE ‑2模型以及S1分析的空间辐射通量计算简单几何模型的屏蔽作用， 获得指定材 料几何屏蔽下的剂量 ‑深度曲线。 S3， 等效简化卫星三维模型获得卫星简化形状模型， 根据卫星三维模型内敏感芯片的 位置获得总剂量待测点 坐标； S4， 以基于S3获得的待测点坐标为中心点， 通过空间网格划分法获得从中心点发出的 矢量射线， 并以这些矢量 射线为基础划分空间 网格； S5， 基于S3构建的卫星形状模型和S4构建的矢量射线集合进行相交分析， 计算等效相 交厚度； S6， 基于S2计算的剂量 ‑深度曲线和S5计算的各矢量射线方向的等效相交厚度， 计算各 矢量射线方向上的剂量 值， 得到剂量的三维分布情况， 加权求和得到待测点的总剂量 值； S7， 基于S6得到的待测点剂量的三维分布情况和总剂量值进行总剂量防护分析； 对比 总剂量值和待测点处器件的总剂量阈值判断是否满足总剂量防护要求。 2.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于步骤S4中的空间网格划分法选用等角度划分法、 等立体角划分法或正二十面体空间网格 划分法。 3.根据权利要求2所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于根据划分次数输出不同数量的矢量 射线。 4.根据权利要求2所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于计算输出的矢量 射线分布均匀。 5.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于步骤S5中的计算等效相交厚度具体为计算每条射线和 卫星形状模型组成模块的相交厚 度， 结合模块的材料密度， 将各矢量射线方向上 的各相交材料厚度等效为步骤S2中指定材 料的厚度。 6.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于计算的总剂量分布情况可以反映待测点处各方向的总剂量分布值， 可为总剂量防护提供 依据。 7.根据权利要求1所示的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于步骤S7还包括： 如果不满足器件总剂量防护要求， 则依据剂量的三维分布情况对卫星模 型进行加固优化， 并回到S3 重新进行总剂量计算。 8.根据权利要求2所述的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于所述剂量 ‑深度曲线中的深度即为指定材 料的厚度。 9.根据权利要求2所述的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于所述指定材 料为卫星的主 要材料， 选用铝或钛 合金。 10.根据权利要求2所述的一种用于微纳卫星的扇形角等效总剂量评估方法， 其特征在 于所述正二十面体空间 网格划分法， 具体步骤 包括： S41， 将正二十面体对称放置在坐标系中， 其顶点均在坐标面上， 其 中心点坐标为(0， 0，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169189 A 20)， 设其外接球半径为r， 则各顶点坐标为( ±m， 0，±n),(0，±n，±m),(±n，±m， 0)， 其中m、 n的计算公式为(1)： 取与一二卦限相交的7个面进行分析， 构建数组顺序存 储7面的顶点 坐标； S42， 基于S41获得的数组， 计算单面 内各射线矢量端点坐标， 由于面与 面之间存在公共 边， 在单面计算中并没有计算AC边上的射线矢量端点， 避免了重复计算、 提高计算效率， 有 利于编程实现； 计算公式为(2)、 (3)： 公式(2)、 (3)中： A、 C、 B分别是该面的顶点， n为正二十面体划分中的迭代划分次数， u为 的单位向量， v为 的单位向量， i为u方向上的长度， j为v方向上的长度， (xij， yij， zij) 表示该面上 向量坐标为(i， j)的射线矢量端点坐标， iu表示(xij， yij， zij)在u方向上的向量 值， jv表示(xij， yij， zij)在v方向上的向量 值； S43， 重复步骤S41 ‑S42操作， 依次将数组中存储的七面顶点坐标代入A、 B、 C进行射线矢 量端点计算， 获得七面的射线矢量端点； S44， 利用正二十面体的对称性质对上述得到的坐标点进行遍历处理， 在复制的过程中 将点分为三组， 其中第一二卦限内的每个点需要对称复制三次， 得到四个点； oxy、 oxz坐标 面上的点需要对称复制一次， 得到 两个点； 其 余的点舍弃； 如果该点在第一 二卦限内， 则对称复制三次， 公式为(4)： 公式(4)中： (x， y， z)表示在第一二卦限内的点坐标， 其y>0、 z>0， p、 q分别为y、 z的复制 系数， (xpq， ypq， zpq)表示对称复制三次后的顶点坐标； pq就是这个复制过程中 “第一二卦限 内的每个点需要对称复制三次 ”的公式表达， pq的值在集合{ ‑1， 1}， 一共有四种情况， 当pq 都为1时， 坐标xyz不变， 当p为 ‑1时表示坐标xyz以oxz为对称面复制为坐标x ‑yz； 同理得到 复制坐标xy ‑z和x‑y‑z； 如果该点在oxy坐标面上， 则对称复制一次， 公式为(5)：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169189 A 3