摘要：采用交互式電子數(shù)據(jù)手冊(cè)(IETM)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作性和共享性，從而提高航空電子系統(tǒng)的綜合保障水平。首先給出IETM的分類(lèi)和設(shè)計(jì)思想。然后運(yùn)用結(jié)構(gòu)化、模塊化、功能化的設(shè)計(jì)思想，建立IETM開(kāi)發(fā)流程模型，并得到了技術(shù)信息收集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、信息發(fā)布的主要方法。最后完成了一種以網(wǎng)絡(luò)為中心的航電IETM故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠輔助維修技術(shù)人員與故障診斷專(zhuān)家實(shí)時(shí)在線(xiàn)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的故障診斷與隔離。

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關(guān)鍵詞：交互式電子技術(shù)手冊(cè)； 故障診斷； 維修保障； 隔離

中圖分類(lèi)號(hào)：

TN96234

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2012)13

0134

04

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收稿日期：20120121

0引言

近10多年來(lái)，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域廣泛深入的應(yīng)用，使得武器裝備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、制造、使用、維護(hù)等各有關(guān)單位協(xié)同工作、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享成為可能。美國(guó)國(guó)防部早在20世紀(jì)90年代就決定把武器系統(tǒng)采辦、研制、設(shè)計(jì)、制造、培訓(xùn)和維護(hù)等環(huán)節(jié)在內(nèi)的全壽命周期的技術(shù)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一格式，進(jìn)行計(jì)算機(jī)集成以方便交換和共享［1］。

武器裝備的全壽命過(guò)程中應(yīng)積極推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、CAD/CAM、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、仿真等信息技術(shù)，對(duì)工程圖紙、設(shè)計(jì)文檔和技術(shù)手冊(cè)等技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行電子化，實(shí)現(xiàn)順利交換，并逐步通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的技術(shù)數(shù)據(jù)共享。在推進(jìn)技術(shù)文檔電子化的工作中，各國(guó)國(guó)防部和工業(yè)界目前普遍推廣的是交互式電子技術(shù)手冊(cè)(Interactive Electronic Technical Manual，IETM)，即將技術(shù)文檔和手冊(cè)的內(nèi)容存儲(chǔ)在CDROM光盤(pán)上，也可能存放在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的服務(wù)器上，通過(guò)臺(tái)式計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)查詢(xún)使用［2］。

IETM管理武器裝備產(chǎn)品的全壽命周期產(chǎn)生的各種工程圖紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、使用手冊(cè)、培訓(xùn)手冊(cè)和維修手冊(cè)等技術(shù)文檔和技術(shù)資料，已經(jīng)成為武器裝備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要組成部分。IETM充分利用了計(jì)算機(jī)多媒體、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有表現(xiàn)能力強(qiáng)、容易查詢(xún)、更新版本、容易遠(yuǎn)距離傳輸、多用戶(hù)能同時(shí)閱讀或維護(hù)等多方面特點(diǎn)。在更改、增加或刪除手冊(cè)中的內(nèi)容時(shí)，與紙張書(shū)本型的手冊(cè)相比，工作量較少，特別是隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)手冊(cè)的成本比較低，有利于降低產(chǎn)品和系統(tǒng)的全壽命費(fèi)用。

1IETM的主要功能與基本分類(lèi)

IETM將內(nèi)容復(fù)雜的操作手冊(cè)、維修手冊(cè)等技術(shù)信息，按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織管理起來(lái)，并以最優(yōu)化的方式將文字、表格、圖像、工程圖形、聲音、視頻、動(dòng)畫(huà)等多種信息形式顯示在電子屏幕上，并以交互的方式進(jìn)行查閱，將維修技術(shù)人員或系統(tǒng)操作人員所需的信息精確地展現(xiàn)在使用者面前，以加速裝備使用和保障活動(dòng)的實(shí)施。先進(jìn)的IETM還綜合了專(zhuān)家系統(tǒng)、人工智能、自動(dòng)診斷、故障隔離以及培訓(xùn)等其他處理過(guò)程，并可嵌入便攜式維修輔助裝置和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備中。

IETM從產(chǎn)生到發(fā)展至今天的過(guò)程中，共大致經(jīng)歷了五個(gè)階段，按照電子技術(shù)手冊(cè)內(nèi)容存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、顯示方式、實(shí)現(xiàn)功能和所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，通常將電子化技術(shù)文檔和技術(shù)手冊(cè)分為5個(gè)級(jí)別，標(biāo)志著IETM的從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展的狀況［3］。第1級(jí)是最基本、最簡(jiǎn)單的，而第5級(jí)是最先進(jìn)、最復(fù)雜的電子技術(shù)手冊(cè)，見(jiàn)表1\\[45\\]。

2航電故障診斷系統(tǒng)IETM的開(kāi)發(fā)過(guò)程

航空電子系統(tǒng)IETM完整的開(kāi)發(fā)過(guò)程包括:制定業(yè)務(wù)規(guī)則、確定技術(shù)信息粒度、制定數(shù)據(jù)模塊需求列表、編寫(xiě)數(shù)據(jù)模塊、制作插圖及其他對(duì)象、管理所有信息對(duì)象、發(fā)布技術(shù)信息、交換數(shù)據(jù)模塊等過(guò)程，如圖1所示［6］。IETM的實(shí)施可以分為信息收集、數(shù)據(jù)處理、提供三個(gè)步驟［7］。其主要內(nèi)容如下：

2.1技術(shù)信息收集

收集建立IETM系統(tǒng)所需的各種原始材料，信息主要來(lái)源于設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、工程圖紙、故障手冊(cè)、使用手冊(cè)等各種技術(shù)文檔，或取自CAD/CAM生成的工程數(shù)據(jù)、產(chǎn)品三維模型，或通過(guò)圖片掃描文字識(shí)別等計(jì)算機(jī)技術(shù)，將手冊(cè)和文檔的信息數(shù)據(jù)數(shù)字化。收集的信息應(yīng)該包括如下幾個(gè)方面：操作程序，包括各個(gè)測(cè)試對(duì)象的電纜

連接、操作順序、結(jié)果記錄方式等；維護(hù)規(guī)程，包括日常保養(yǎng)、定檢、排故、保存規(guī)程等；電路圖和機(jī)械圖紙；元件表；部件分解圖，主要是設(shè)備的組成圖；故障定位信息，提供有關(guān)故障的經(jīng)驗(yàn)信息，用來(lái)實(shí)現(xiàn)基于經(jīng)驗(yàn)的故障定位。

表1IETM分級(jí)

IETM類(lèi)型名稱(chēng)特點(diǎn)

第0級(jí)非電子索引頁(yè)面圖像印刷頁(yè)面圖像翻頁(yè)方式

第1級(jí)電子索引頁(yè)面圖像翻頁(yè)方式，對(duì)頁(yè)加注索引整頁(yè)顯示BMP格式簡(jiǎn)單ZOOM有限個(gè)熱點(diǎn)鏈接

第2級(jí)電子滾動(dòng)文檔滾動(dòng)窗口顯示超級(jí)鏈接SGML/XML標(biāo)準(zhǔn)有書(shū)簽、檢索等導(dǎo)航功能

第3級(jí)線(xiàn)性結(jié)構(gòu)IETM提供對(duì)話(huà)式交互功能較小滾動(dòng)線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，以文章內(nèi)容的邏輯順序顯示資料

文本圖形分開(kāi)顯示

第4級(jí)分層結(jié)構(gòu)化IETM由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理圖文對(duì)話(huà)框驅(qū)動(dòng)交互方便的交互式輔助維修功能

第5級(jí)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)IETM具備第4類(lèi)IETM的功能集成專(zhuān)家系統(tǒng)、人工智能、自動(dòng)診斷及故障隔離等單系統(tǒng)展示多個(gè)信息源

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2.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

依據(jù)數(shù)據(jù)模塊標(biāo)準(zhǔn)，將所收集到的技術(shù)信息轉(zhuǎn)換成IETM系統(tǒng)可識(shí)別的信息格式，并進(jìn)行統(tǒng)一編碼，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成通用資源數(shù)據(jù)庫(kù)。即把文檔或手冊(cè)的文本信息劃分成許多信息單元，用SGML/XML將數(shù)據(jù)標(biāo)注成中立格式，并按特定DTD或Schema結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)模塊之中；將非文本信息如歷史資料、插圖等以CGM，JPEG等插圖格式存儲(chǔ)于單獨(dú)文件中。所有數(shù)據(jù)模塊、插圖等信息對(duì)象均被存儲(chǔ)在通用數(shù)據(jù)庫(kù)之中，以便于信息的檢索、重用等管理功能。中性存儲(chǔ)器則僅存放本IETM所需要的信息數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)方式并沒(méi)有特定的要求，可以用文件存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)或其他系統(tǒng)形式來(lái)?yè)?dān)任。

2.3信息發(fā)布

主要任務(wù)是根據(jù)對(duì)發(fā)布內(nèi)容和形式的需求，對(duì)通用資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合和裁剪，定制各種出版物，滿(mǎn)足紙介質(zhì)、臺(tái)式機(jī)、PDA、PMA等不同終端的現(xiàn)實(shí)要求，并發(fā)布給用戶(hù)。

2.4系統(tǒng)界面

系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn)單、快捷、易用、符合一般操作習(xí)慣的原則，盡可能滿(mǎn)足各級(jí)用戶(hù)的操作要求。操作界面采用標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器窗口，主要包括標(biāo)題欄和顯示區(qū)，窗口的頂部是水平標(biāo)題欄，其上應(yīng)顯示應(yīng)用程序名、密級(jí)、閱讀的數(shù)據(jù)模塊代碼和標(biāo)題。顯示區(qū)至少應(yīng)包含目錄欄、導(dǎo)航欄和內(nèi)容區(qū)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，有限的空間提供盡可能多的信息，功能直觀(guān)，適合各級(jí)用戶(hù)的操作習(xí)慣，各主要界面及功能如圖2所示。

3以網(wǎng)絡(luò)為中心的IETM航電故障診斷系統(tǒng)

本文設(shè)計(jì)的IETM通過(guò)查詢(xún)被測(cè)系統(tǒng)(System Under Test，SUT)的故障診斷流來(lái)提供動(dòng)態(tài)診斷，如圖3所示。故障診斷流包含有效檢測(cè)和隔離故障的診斷邏輯，這些診斷邏輯使用XML進(jìn)行編碼。故障檢測(cè)和隔離任務(wù)能夠預(yù)先定義和存儲(chǔ)在一個(gè)XML結(jié)構(gòu)中。故障診斷流支持與被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行交互并能夠處理內(nèi)置測(cè)試(Build In Test，BIT)返回的數(shù)據(jù)，從而能夠綜合來(lái)自單個(gè)部件的BIT結(jié)果數(shù)據(jù)。這樣，整個(gè)復(fù)雜的集成系統(tǒng)可以通過(guò)該IETM系統(tǒng)進(jìn)行智能化分析。如果預(yù)先定義的故障診斷流不能夠診斷出某個(gè)問(wèn)題，IETM具有的遠(yuǎn)程輔助維護(hù)的功能允許遠(yuǎn)程故障診斷工程師與現(xiàn)場(chǎng)的維修技術(shù)人員直接進(jìn)行交互，并能夠通過(guò)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)與維修技術(shù)人員的便攜式電子顯示設(shè)備(Portable Electronic Display Device，PEDD)或者加固計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，操作被測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行故障診斷任務(wù)［8］。

IETM是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)連接的3層運(yùn)行模式，即服務(wù)器層、中間件層和客戶(hù)層，服務(wù)器層與中間件層、中間件層和客戶(hù)層之間均為雙向連接。服務(wù)器層包含系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，能夠完成數(shù)據(jù)的定義、維護(hù)、訪(fǎng)問(wèn)與更新，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理;中間層包括數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)模型和Web服務(wù)器，中間件層從服務(wù)器層中提取和保存數(shù)據(jù)，處理交互式電子技術(shù)手冊(cè)用戶(hù)的請(qǐng)求，并且把處理結(jié)果返回給客戶(hù)層，客戶(hù)層是客戶(hù)端瀏覽器［9］。

遠(yuǎn)程故障診斷工程師使用聯(lián)網(wǎng)的電腦訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)址并請(qǐng)求預(yù)先定義的故障流任務(wù)。為了訪(fǎng)問(wèn)以XML編碼的技術(shù)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)向駐留在維修技術(shù)員的PEDD上的中間件層發(fā)出一個(gè)HTTP請(qǐng)求并且被中間件層的應(yīng)用程序接收。處于中間件層數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序通過(guò)傳遞HTTP請(qǐng)求的參數(shù)來(lái)獲得對(duì)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的具體的故障流XML的訪(fǎng)問(wèn)［10］。

請(qǐng)求的內(nèi)容通過(guò)TCP/IP通信首先到達(dá)中間件層。PEDD上的客戶(hù)層應(yīng)用程序從中間件層接收到所請(qǐng)求的XML編碼故障流，然后與被測(cè)系統(tǒng)通信初始化的所有請(qǐng)求診斷的進(jìn)程。被測(cè)系統(tǒng)根據(jù)請(qǐng)求的信息響應(yīng)客戶(hù)層。所請(qǐng)求的被測(cè)系統(tǒng)流程通常是BIT流程，并且XML編碼的診斷流可能包含多個(gè)BIT流程。被測(cè)系統(tǒng)與PEDD通信可以使用標(biāo)準(zhǔn)的通信方式實(shí)現(xiàn)，比如RS 232、以太網(wǎng)、1553B等等。中間件層等待來(lái)自客戶(hù)層應(yīng)用程序標(biāo)志整個(gè)診斷處理應(yīng)用程序的響應(yīng)。這個(gè)結(jié)果最終到達(dá)遠(yuǎn)程診斷工程師計(jì)算機(jī)上。遠(yuǎn)程診斷工程師可能請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)或者別的特殊的任務(wù)。如果故障診斷任務(wù)比較特殊，預(yù)先定義的故障流無(wú)法診斷出該故障的問(wèn)題，那么不必訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)，直接由遠(yuǎn)程故障診斷工程師通過(guò)與維修技術(shù)人員交流并能夠通過(guò)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)與維護(hù)技術(shù)人員的PEDD進(jìn)行通信，讓被測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行故障診斷任務(wù)。

以網(wǎng)絡(luò)為中心的IETM航電故障診斷系統(tǒng)在局域網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，其硬件平臺(tái)物理架構(gòu)如圖4所示。服務(wù)器存儲(chǔ)航電產(chǎn)品電子技術(shù)手冊(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。在這個(gè)局域網(wǎng)中，經(jīng)過(guò)Web服務(wù)器授權(quán)的一線(xiàn)維護(hù)技術(shù)人員或者遠(yuǎn)程診斷工程師在部署局域網(wǎng)的任意地點(diǎn)、任意時(shí)間利用PEDD、加固計(jì)算機(jī)或者其他與服務(wù)器主機(jī)相連的終端客戶(hù)機(jī)，通過(guò)IETM瀏覽系統(tǒng)，檢索、瀏覽遠(yuǎn)程Web服務(wù)器上的航電產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)。

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4結(jié)語(yǔ)

IETM能夠?yàn)榫S修保障人員提供實(shí)時(shí)、高效的技術(shù)指導(dǎo)和信息支持，有利于提高武器裝備的維修保障能力，加強(qiáng)了武器裝備的全壽命周期管理。本文在研究了國(guó)外IETM發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)之上，針對(duì)航空電子系統(tǒng)維修與維護(hù)的技術(shù)特點(diǎn)，闡述了開(kāi)發(fā)IETM的主要方法，提出了一種以網(wǎng)絡(luò)為中心的IETM航電故障診斷

系統(tǒng)，有效解決了航電系統(tǒng)維修與維護(hù)耗時(shí)、費(fèi)力、時(shí)效性差等問(wèn)題，大大提高了航空電子系統(tǒng)維修與維護(hù)的質(zhì)量與效率，對(duì)提高航空保障設(shè)備效率具有重要意義。

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作者簡(jiǎn)介：

虞洋男，1985年出生，浙江慈溪人，碩士，助理工程師。主要從事航空計(jì)算機(jī)硬件、航空計(jì)算技術(shù)的研究。