本技術(shù)涉及空間探測，尤其涉及一種基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法、裝置、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、高能重離子是導(dǎo)致在軌衛(wèi)星單粒子事件的重要因素，對衛(wèi)星的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。國際航天界普遍關(guān)注的單粒子翻轉(zhuǎn)事件已被確認(rèn)是由高能帶電粒子轟擊微電子器件產(chǎn)生高密度電離，改變了原有的邏輯狀態(tài)而產(chǎn)生的，這種“軟錯(cuò)誤”可造成錯(cuò)誤信息和系統(tǒng)運(yùn)行異常。如果微電子系統(tǒng)的某些關(guān)鍵部位被粒子擊中，還有可能引起鎖定，影響航天器的正常運(yùn)行。研究顯示，由于高能重離子的電荷和質(zhì)量都遠(yuǎn)高于氫、氦等元素，因此這些異常很大部分由高能重離子引起，也統(tǒng)稱為單粒子事件。除此以外，由于載人登月，以及未來的火星移民等計(jì)劃中，高能重離子所形成的輻射效應(yīng)將對航天員的健康甚至生命構(gòu)成威脅。因此，準(zhǔn)確估算空間中高能重離子能譜成為當(dāng)務(wù)之急。

2、實(shí)際上，由于高能重離子的通量很低，早期的探測多是通過氣球探測得到的，缺乏連續(xù)性，也無法測量粒子的能量，無法得到能譜。上世紀(jì)70年代后期，衛(wèi)星觀測獲得了高能重離子的探測數(shù)據(jù)，但這些衛(wèi)星大多處于低軌道，無法克服地磁場對高能重離子能譜的影響，加上衛(wèi)星的壽命不足，也不能確切地反映高能重離子受太陽活動(dòng)調(diào)制的影響。

3、上世紀(jì)末發(fā)射的一些探測衛(wèi)星比較全面地實(shí)現(xiàn)了地球外空間的連續(xù)監(jiān)測。首先，這些探測衛(wèi)星能夠探測高能重離子的種類為5-26，覆蓋了能夠影響衛(wèi)星安全的大部分高能重離子，而且對不同電荷數(shù)的元素都進(jìn)行了探測。其次，這些探測衛(wèi)星能夠探測高能重離子能量為100-500mev/n，正是高能粒子影響衛(wèi)星微電子器件最嚴(yán)重的范圍。另外，這些探測衛(wèi)星通常位于地球和太陽之間的直線上的拉格朗日點(diǎn)（l1點(diǎn)），完全不受地磁場的影響。最重要的，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。因此，這些探測衛(wèi)星的高能重離子的監(jiān)測數(shù)據(jù)是推算衛(wèi)星軌道上高能重離子環(huán)境的重要參考指標(biāo)。

4、盡管也有多個(gè)研究工作試圖建立能夠描述高能重離子通量變化的模型，但大多模型的數(shù)據(jù)來自不同的觀測數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)整合存在爭議，數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間不夠等缺陷，經(jīng)與現(xiàn)有衛(wèi)星數(shù)據(jù)比對，也有較大誤差。而衛(wèi)星的輻射安全需要確切的高能重離子環(huán)境，特別是載人登月、火星探測等直接暴露在重離子影響的環(huán)境中。因此，建立在長期連續(xù)觀測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的重離子環(huán)境模型在深空探測期間輻射防護(hù)更具參考價(jià)值。

5、綜上所述，一方面高能重離子嚴(yán)重威脅衛(wèi)星安全，迫切需要準(zhǔn)確的高能重離子環(huán)境，但現(xiàn)有的探測和高能重離子分布方法或者模型還不能提供準(zhǔn)確的相對動(dòng)態(tài)高能重離子環(huán)境數(shù)據(jù)。因此，亟需發(fā)展一種磁層外空間的能夠反映受太陽活動(dòng)調(diào)制的高能重離子的方法或者模型，以滿足航天任務(wù)的環(huán)境效應(yīng)評估需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法、裝置、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于解決上述至少一種技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法，包括：

3、獲取當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度，當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度為當(dāng)前時(shí)間段的地面宇宙線強(qiáng)度均值或者包含當(dāng)前時(shí)間段的多個(gè)時(shí)間段的地面宇宙線強(qiáng)度均值；

4、根據(jù)預(yù)先確定的高能重離子的核電荷數(shù)、能道和轉(zhuǎn)換系數(shù)之間的第一對應(yīng)關(guān)系，確定目標(biāo)核電荷數(shù)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道對應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)；

5、根據(jù)當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度、預(yù)先確定的目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度?、預(yù)先確定的在目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的第一對數(shù)通量和目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，計(jì)算在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)對數(shù)通量；其中，目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度為第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間與第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間的臨界地面宇宙線強(qiáng)度，第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間中的地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量呈第一線性關(guān)系，第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間中的地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量呈第二線性關(guān)系；

6、對目標(biāo)對數(shù)通量進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，得到在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)通量。

7、根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施例，可選地，在計(jì)算在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)對數(shù)通量之前，基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法還包括：通過探測獲得在多個(gè)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的對數(shù)通量；根據(jù)多個(gè)地面宇宙線強(qiáng)度中的一部分地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量，確定第一線性關(guān)系，并根據(jù)多個(gè)地面宇宙線強(qiáng)度中的另一部分地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量，確定第二線性關(guān)系；將地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量呈第一線性關(guān)系的區(qū)間作為第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間，將地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量呈第二線性關(guān)系的區(qū)間作為第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間；將第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間與第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間的臨界地面宇宙線強(qiáng)度作為目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度，其中，第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間中的任意一個(gè)地面宇宙線強(qiáng)度小于臨界地面宇宙線強(qiáng)度，第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間中的任意一個(gè)地面宇宙線強(qiáng)度大于或等于臨界地面宇宙線強(qiáng)度。

8、根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施例，可選地，根據(jù)預(yù)先確定的高能重離子的核電荷數(shù)、能道和轉(zhuǎn)換系數(shù)之間的第一對應(yīng)關(guān)系，確定目標(biāo)核電荷數(shù)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道對應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，包括：在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度小于目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)，基于第一對應(yīng)關(guān)系，得到目標(biāo)核電荷數(shù)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道對應(yīng)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，其中，第一對應(yīng)關(guān)系中的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)為基于預(yù)先確定的第一線性關(guān)系得到；在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度大于或等于目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)，基于第一對應(yīng)關(guān)系，得到目標(biāo)核電荷數(shù)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道對應(yīng)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，其中，第一對應(yīng)關(guān)系中的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)為基于預(yù)先確定的第二線性關(guān)系得到；其中，目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)為第一目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)或者第二目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)。

9、根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施例，可選地，根據(jù)當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度、預(yù)先確定的目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度、預(yù)先確定的在目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的第一對數(shù)通量和目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，計(jì)算在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)對數(shù)通量，包括：在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度小于目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)，計(jì)算目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度與當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度的第一差值，計(jì)算第一差值與第一目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)的第一乘積，計(jì)算第一對數(shù)通量與第一乘積的第二差值，得到目標(biāo)對數(shù)通量；在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度大于或等于目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)，計(jì)算當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度與目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度的第三差值，計(jì)算第三差值與第二目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)的第二乘積，計(jì)算第一對數(shù)通量與第二乘積的和值，得到目標(biāo)對數(shù)通量。

10、根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施例，可選地，在計(jì)算在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)對數(shù)通量之后，基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法還包括：根據(jù)目標(biāo)對數(shù)通量和預(yù)設(shè)誤差參數(shù)，計(jì)算目標(biāo)對數(shù)通量的誤差范圍；對目標(biāo)對數(shù)通量的誤差范圍進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，得到目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)通量的誤差范圍。

11、根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施例，可選地，根據(jù)目標(biāo)對數(shù)通量和預(yù)設(shè)誤差參數(shù)，計(jì)算目標(biāo)對數(shù)通量的誤差范圍，包括：在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度大于或等于目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)，預(yù)設(shè)誤差參數(shù)為第一誤差參數(shù)，計(jì)算目標(biāo)對數(shù)通量與第一誤差參數(shù)的乘積，得到目標(biāo)對數(shù)通量的誤差范圍；在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度小于目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)，預(yù)設(shè)誤差參數(shù)為第二誤差參數(shù)，計(jì)算目標(biāo)對數(shù)通量與第二誤差參數(shù)的乘積，得到目標(biāo)對數(shù)通量的誤差范圍；其中，第一誤差參數(shù)不同于第二誤差參數(shù)。

12、根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施例，可選地，在得到在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)通量之后，基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法還包括：通過衛(wèi)星探測獲得在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的實(shí)際通量；計(jì)算目標(biāo)通量與實(shí)際通量的相對誤差；在相對誤差大于預(yù)設(shè)誤差閾值時(shí)，調(diào)整目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，并返回計(jì)算在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)對數(shù)通量的步驟，直至相對誤差小于或等于預(yù)設(shè)誤差閾值。

13、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的裝置，包括：

14、獲取模塊，用于獲取當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度，當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度為當(dāng)前時(shí)間段的地面宇宙線強(qiáng)度均值或者包含當(dāng)前時(shí)間段的多個(gè)時(shí)間段的地面宇宙線強(qiáng)度均值；

15、確定模塊，用于根據(jù)預(yù)先確定的高能重離子的核電荷數(shù)、能道和轉(zhuǎn)換系數(shù)之間的第一對應(yīng)關(guān)系，確定目標(biāo)核電荷數(shù)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道對應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)；

16、計(jì)算模塊，用于根據(jù)當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度、預(yù)先確定的目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度、預(yù)先確定的在目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的第一對數(shù)通量和目標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，計(jì)算在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)對數(shù)通量；其中，目標(biāo)地面宇宙線強(qiáng)度為第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間與第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間的臨界地面宇宙線強(qiáng)度，第一地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間中的地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量呈第一線性關(guān)系，第二地面宇宙線強(qiáng)度區(qū)間中的地面宇宙線強(qiáng)度與其對應(yīng)的對數(shù)通量呈第二線性關(guān)系；

17、轉(zhuǎn)換模塊，用于對目標(biāo)對數(shù)通量進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，得到在當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度時(shí)的目標(biāo)高能重離子在目標(biāo)能道的目標(biāo)通量。

18、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括處理器以及存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令的存儲(chǔ)器；所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法的步驟。

19、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法的步驟。

20、第五方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中包括計(jì)算機(jī)程序指令，所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法的步驟。

21、采用本技術(shù)的實(shí)施例提供的基于地面宇宙線強(qiáng)度預(yù)測高能重離子通量的方法、裝置、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，能夠基于當(dāng)前地面宇宙線強(qiáng)度，較為準(zhǔn)確地預(yù)測出多種不同核電荷數(shù)的高能重離子在多個(gè)不同能道的通量，可以為在軌衛(wèi)星單粒子事件的評估提供重要背景參數(shù)。而且，即便在探測衛(wèi)星失效后，也能夠繼續(xù)得到多種不同核電荷數(shù)的高能重離子在多個(gè)不同能道的通量，可以及時(shí)地為在軌衛(wèi)星的輻射風(fēng)險(xiǎn)評估提供保障。