本发明涉及航空航天，特别涉及一种航天器电气互联系统。

背景技术：

1、传统卫星及空间飞行器的电气互联采用点对点硬线连接方式。各分系统（电源、姿轨控、测控、载荷等）通过定制化电缆网与配电单元和数管计算机相连，这种设计方式造成电气互联占据了飞行器运行的相当大一部分成本支出。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种航天器电气互联系统，以解决现有的航天器电气系统提高了航天器运行成本负担的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种航天器电气互联系统，包括：

3、电力及数据骨干网络，被配置为在电气线路互联中央控制器与标准化电气虚拟互联接口之间提供通信传输和供电传输；

4、电气虚拟互联中央控制器，被配置为根据虚拟电气连接拓扑表控制电力及数据骨干网络的通信传输和供电传输；以及

5、标准化电气虚拟互联接口，被配置为能够连接载荷并为所述载荷提供通信传输和供电传输。

6、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，

7、所述虚拟电气拓扑表将电力及数据骨干网络的电源端与负载端之间的物理铜缆连接关系映射为可动态配置的逻辑路由表项；

8、所述电气虚拟互联中央控制器运行实时操作系统，根据所述可动态配置的逻辑路由表项控制所述电力及数据骨干网络，以向标准化电气虚拟互联接口分配资源。

9、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，

10、所述标准化电气虚拟互联接口兼容机械、电气、以及通信的接口规范；

11、所述标准化电气虚拟互联接口包括电源触点、数据总线触点以及节点识别触点；

12、将一种或多种所述载荷直接插入电源触点、数据总线触点以及节点识别触点中，所述标准化电气虚拟互联接口能够自动识别所述载荷。

13、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，还包括：

14、多个电气虚拟互联智能节点，被布置在卫星舱板或载荷附近，每个所述电气虚拟互联智能节点包括：

15、智能配电开关模块，被配置为对所述电力及数据骨干网络和/或所述标准化电气虚拟互联接口的电流和/或电压进行检测和保护；

16、协议转换与数据交换模块，被配置为兼容多种载荷接口，所述多种载荷接口包括spacewire、can、lvds和/或以太网；

17、节点控制器，被配置为运行电气虚拟互联协议栈，执行电气虚拟互联中央控制器的指令，并主动上报本地状态。

18、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，所述电气虚拟互联中央控制器控制所述电力及数据骨干网络向多个电气虚拟互联智能节点提供供电传输，以在多个电气虚拟互联智能节点之间分配功率；

19、所述电气虚拟互联中央控制器控制所述电力及数据骨干网络向多个电气虚拟互联智能节点提供通信传输，以在多个电气虚拟互联智能节点之间进行通信资源调度；

20、所述电气虚拟互联中央控制器通过所述电力及数据骨干网络接收多个电气虚拟互联智能节点的信号，根据电气虚拟互联智能节点的信号进行节点管理、故障监控及执行故障处理。

21、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，所述航天器电气互联系统的运行方法包括：

22、系统上电，各个电气虚拟互联智能节点通过所述电力及数据骨干网络向电气虚拟互联中央控制器注册，上报自身id、位置、额定功率和接口类型；

23、所述电气虚拟互联中央控制器根据存储的任务配置表或地面上注指令，建立虚拟电气连接拓扑表，为各个电气虚拟互联智能节点分配功率配额和通信时隙；

24、当未知载荷接入某个标准化电气虚拟互联接口时，对应的电气虚拟互联智能节点检测到连接状态变化，读取载荷识别信息并上报，电气虚拟互联中央控制器根据识别结果完成鉴权、分配电能及数据通道，使未知载荷即插即用；

25、运行期间，电气虚拟互联智能节点实时监测各通道电流、电压、误码率，电气虚拟互联中央控制器根据健康管理策略，对异常通道进行故障隔离，并自动切换至备用路由或降低功率运行；

26、地面通过测控链路上注更新配置文件，在轨动态重构虚拟电气互联拓扑表。

27、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，还包括：

28、在轨重构与健康管理软件，被布置在电气虚拟互联中央控制器及地面支持系统中，执行虚拟电气互联拓扑管理、动态功率分配、以及故障检测隔离恢复。

29、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，所述电力及数据骨干网络包括电力载波通信与直流供电复用的双线总线，以进行整星电能和数据信号的合并传输；或

30、所述电力及数据骨干网络包括独立供电母线与光纤数据总线的混合骨干网，以进行整星电能和数据信号的合并传输。

31、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，虚拟电气连接拓扑表以软件数据结构的形式记录系统中每一个电气虚拟互联智能节点的输入端口与输出端口之间的映射关系。

32、可选的，在所述的航天器电气互联系统中，所述映射关系包括：

33、每一映射条目包含：源节点id、源端口号、目的节点id、目的端口号、当前分配的功率配额、通信带宽配额、优先级等级及链路状态；

34、通过修改所述虚拟电气互联拓扑表中的映射条目，改变系统中任意两个电气虚拟互联智能节点之间的电能与数据路由关系。

35、在本发明提供的航天器电气互联系统中，通过电气虚拟互联中央控制器根据虚拟电气连接拓扑表控制电力及数据骨干网络，同时向标准化电气虚拟互联接口提供通信传输与供电传输，标准化电气虚拟互联接口兼容多种载荷，实现了一种基于电气虚拟互联系统（以下简称evis）的卫星及空间飞行器电气互联系统及方法，通过软件定义的电能与信息分配架构，减少硬线连接，支持在轨动态重构与即插即用。

36、本发明属于航天器供电与数据综合传输技术领域，具体涉及一种采用软件定义电气互联架构实现整星电能分配、数据通信与载荷设备在线动态重构的系统及方法。

37、本发明的发明人通过研究发现，现有技术存在以下突出问题：电缆网重量大，占卫星干重10%～15%；设计周期长，任何载荷变更都需修改电缆网；集成测试复杂，容易引入人为差错；在轨故障难以隔离与重构，一旦电缆或配电节点损坏，相关功能可能永久丧失；无法支持即插即用的载荷快速更换与扩展。随着空间任务向多功能、长寿命、可服务化发展，急需一种灵活、轻量化、可重构的电气互联架构。

38、本发明通过软件定义的电能与信息分配架构，减少硬线连接，支持在轨动态重构与即插即用，可减少卫星电缆网重量40%～60%，缩短总装集成周期，支持载荷在轨即插即用，通过重构提升系统容错能力和任务适应性。

1.一种航天器电气互联系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的航天器电气互联系统，其特征在于，

3.如权利要求1所述的航天器电气互联系统，其特征在于，

4.如权利要求1所述的航天器电气互联系统，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的航天器电气互联系统，其特征在于，所述电气虚拟互联中央控制器控制所述电力及数据骨干网络向多个电气虚拟互联智能节点提供供电传输，以在多个电气虚拟互联智能节点之间分配功率；

6.如权利要求4所述的航天器电气互联系统，其特征在于，所述航天器电气互联系统的运行方法包括：

7.如权利要求1所述的航天器电气互联系统，其特征在于，还包括：

8.如权利要求1所述的航天器电气互联系统，其特征在于，所述电力及数据骨干网络包括电力载波通信与直流供电复用的双线总线，以进行整星电能和数据信号的合并传输；或

9.如权利要求1所述的航天器电气互联系统，其特征在于，虚拟电气连接拓扑表以软件数据结构的形式记录系统中每一个电气虚拟互联智能节点的输入端口与输出端口之间的映射关系。

10.如权利要求9所述的航天器电气互联系统，其特征在于，所述映射关系包括：