高萬春，張銳麗，吳為團

(海軍航空工程學院青島校區(qū)航空裝備保障指揮系，山東 青島 266041)

0 引言

交互式電子技術手冊(Interactive Electronic Technical Manual，IETM)是用于復雜武器系統(tǒng)或設備診斷和維修的信息數據包。它通過人機交互的方式為維修保障人員快速提供準確的信息，并以最優(yōu)化的方式顯示在電子屏幕上，提高裝備使用和保障的效率。復雜裝備的IETM往往包含大量的技術圖形。為提高電子化圖形的使用效率，系統(tǒng)一般采用CGM(Computer Graphics Metafile，計算機圖形元文件)智能圖形格式，通過圖形熱區(qū)進行信息交互以查看技術細節(jié)。但是對于結構復雜、幅面很大的饋線圖，簡單的人機交互與細節(jié)展示很難幫助維修人員進行有效的原理分析，從而影響故障隔離的效率和成功率。

先進的IETM應該集成復雜電路的饋線系統(tǒng)分析功能，能夠根據用戶的操作，快速地生成線路的饋線走向、電路接線關系圖、電纜接線表、插針連接圖等內容，從而減少排故時查找設備布線的時間，提高工作效率，這對跨頁顯示的復雜電路尤其重要。交互式的線路分析與故障隔離也是IETM區(qū)別于傳統(tǒng)技術手冊的一個顯著特點，同時也是IETM開發(fā)的難點。

1 饋線數據技術研究

1.1 IETM 數據流程

S1000D是一個以通用資源數據庫(Common Source Data Base，CSDB)為核心來創(chuàng)建技術文檔的國際標準，目前已成為規(guī)范航空、航海、陸地裝備技術出版物的影響最大的技術標準。它適用于規(guī)范任何軍用或民用的海陸空交通工具和裝備IETM的創(chuàng)作，目前最新版本是2012年發(fā)布的4.1版。

按照S1000D標準，IETM的開發(fā)主要包括制定項目規(guī)范、確定信息集以及信息粒度、編制項目數據模塊需求列表、編制數據模塊及技術插圖等相關信息對象、CSDB內容管理、出版物發(fā)布等環(huán)節(jié)，其數據流程如圖1所示。

圖1 基于CSDB的IETM數據流程

圖1中，CSDB是數據流程的核心，它是一個通用的、海量的數據信息集合，一般選用具有完備的并發(fā)、事務和安全控制機制的大型商用數據庫。CSDB主要存儲以下內容:

(1)數據模塊DM(Data Model):數據模塊是由裝備或其部件的描述、程序、操作數據組成的獨立信息單元。根據信息類型的不同，S1000D規(guī)范將裝備維修保障領域中的數據定義為描述信息、故障信息、饋線信息、維修程序等多種類型，并定義其XML Schema/DTD，即數據的業(yè)務規(guī)則，從而保證了CSDB中數據的標準化與通用性。

(2)多媒體對象:多媒體對象包括圖形、圖像、音頻、視頻、動畫、3D模型、混合類型(如 PDF文檔、Word文檔)等格式，IETM通過圖、文、聲等的多方位展示與人機交互，改變紙質技術手冊單調的表現形式。在CSDB中，每個多媒體對象都被分配一個唯一的信息控制碼，IETM系統(tǒng)通過該標識對多媒體對象進行組織、控制與訪問。

(3)出版物模塊:裝備的技術資料按一定的業(yè)務規(guī)則劃分為龐大數量的數據模塊和對象存儲在CSDB中，出版物模塊通過引用數據模塊、多媒體對象、其它出版物模塊定義一個出版物的結構和內容。出版物模塊是針對內容進行組織的，它以XML格式存在。

1.2 饋線數據信息集

信息集是從技術資料編制的角度出發(fā)，明確規(guī)定了技術信息的用途、范圍和深度。它作為一種方法，在項目的規(guī)劃階段，輔助項目規(guī)劃人員從總體上理清需要創(chuàng)作哪些數據模塊，并制定本項目需要的數據模塊列表。信息集包含通用信息集、航空專用信息集、陸地與航海專用信息集3類。其中，饋線數據作為通用信息集中的基本類型，適用于所有的武器裝備，主要用于技術熟練的維修人員對裝備的電子系統(tǒng)進行故障分析和維護。饋線數據信息主要包含如下內容:

(1)概述信息:介紹饋線數據信息集的目的、用途、結構、格式等內容。

(2)描述信息:說明電氣系統(tǒng)標識、連接裝置、導線、套管、導體等內容。

(3)電氣標準施工:包括端子排、連接裝置和套管、屏蔽點、接地點以及配線等的準備、安裝等工作。

(4)線路圖:包括電路圖、布線圖、交互式索引等線路信息。

(5)電氣設備信息:名稱、件號、功能描述、安裝位置、圖示以及適用性等信息。

(6)導線數據:標識、配線、色標、長度、插頭、插針、適用性等信息。

此外，還包括電氣設備和面板的安裝位置圖、電氣標準件信息、導線的標識、長度、插頭、插針等內容。

1.3 饋線數據模塊

饋線信息模塊用于描述線路相關信息，如導線、線束、連接器、導線材料等信息，借助這些數據信息，IETM操作者可以通過線路圖表、圖形展示等人機交互與系統(tǒng)分析，完成電子系統(tǒng)的故障隔離和維修。S1000D規(guī)范中饋線數據模塊采用元素＜wiringData＞表示，其業(yè)務規(guī)則定義如圖2所示。

圖2 元素＜wiringData＞組織結構圖

＜wiringData＞元素包括 ＜wireGroup＞、＜harnessGroup＞、＜electricalEquipGroup＞、＜standard-PartGroup＞4個元素，分別用來描述導線、線束、電氣設備、標準件等相關饋線信息(詳細定義可參閱S1000D官方網站http://www.s1000d.org)。對每一項元素，均包含下層的元素對電路信息進行詳細描述，以＜wireGroup＞包含的導線信息元素＜wire＞為例，其下層元素包含導線的標識、連接的起始設備、終止設備、長度、顏色等詳細信息，規(guī)則定義如圖3所示。

圖3 元素＜wire＞組織結構圖

2 饋線數據在IETM中的應用

2.1 功能要求

從功能上來說，IETM中的饋線信息適用于工廠的電纜制造、機上安裝，也適用于外場日常維護與維修，其功能主要包含如下內容:

(1)饋線數據信息顯示:在S1000D規(guī)范的IETM中，饋線信息存儲在CSDB中，技術人員可以根據當前任務通過人機交互方式從數據庫中提取相應的信息，這些信息以饋線線路圖、針腳列表、電纜列表和導線列表等格式顯示。這些顯示的信息是以當前瀏覽的內容、當前聚焦的任務為基礎的，如果需要，還可以通過交互調出安裝位置圖、針腳布置圖、零部件清單和圖紙注釋等信息。這樣，技術人員就不再需要從分布在不同手冊中的大幅面原理圖和海量信息中查找所需的信息，靈活、全面的信息展示方式是IETM的基本要求。

(2)電路分析:饋線信息包含電路分析與故障隔離相關的所有數據。饋線分析系統(tǒng)除了能夠交互顯示文本和圖形等電路信息外，還要能夠快速計算和分析電路的連接情況，如顯示兩個設備之間的電路連接關系。當進行故障排除工作時，可以通過設備、導線、電纜等多種方式，快速分析并查找到兩個設備之間的電路通路，分析出通路所經過的電子設備和線路。電路通路以連續(xù)高亮的方式顯示，而無需逐個檢修電路中的零部件。

2.2 饋線數據操作模型

饋線數據信息集包含大量與饋線數據分析與裝備維護相關的信息。這些數據按S1000D定義的業(yè)務規(guī)則進行組織，形成一系列的數據模塊存儲在CSDB中，除了饋線數據模塊外，還包括技術信息數據模塊、電路圖數據模塊等。饋線數據操作模型如圖4所示。

圖4 饋線數據操作模型

饋線數據是信息顯示與電路分析的基礎。一個電路的饋線數據往往包含多個相互獨立、又彼此關聯的數據模塊。以某型裝備電路饋線數據模塊為例，其XML內容定義如下:

2.3 關鍵代碼

在基于B/S結構的IETM中，以存儲在CSDB中的饋線數據模塊(XML文件)為基礎，在瀏覽器中動態(tài)生成并顯示饋線數據和CGM格式的電路圖形。除了嫻熟的電路分析基礎和豐富的編程經驗外，客戶端CGM圖形的控制與操縱也是系統(tǒng)的關鍵技術之一。自WebCGM V2.1標準公布以來，用戶訪問CGM圖形對象有了規(guī)范的數據訪問接口。但當前主流閱讀器中，不同廠家的產品在圖形訪問方式差異較大。以Arbortext IsoView為例，其圖形操縱的關鍵代碼如下:

3 實例分析

某型飛機的技術資料中包含布線圖冊、故障分析手冊、圖解零部件目錄等上千幅饋線信息圖形及大量相關數據。在按S1000D規(guī)范進行IETM創(chuàng)作過程中，系統(tǒng)采用B/S架構，通過VS 2005開發(fā)平臺和Arbortext IsoView閱讀器，對復雜電路的饋線數據分析進行了深入研究，取得了較好的應用效果。系統(tǒng)典型操作界面如圖5所示。

圖5 某型飛機IETM饋線分析界面

裝備饋線信息按項目確定的信息粒度分解為描述信息模塊、饋線數據模塊、故障信息模塊等一系列數據模塊，存儲在CSDB中。用戶能夠根據系統(tǒng)目錄或者當前維修任務交互，加載電路圖。系統(tǒng)自動分析當前電路的連接關系，顯示電路信息。

系統(tǒng)中的電路圖、電路內容列表、分析結果3者之間能夠動態(tài)聯動更新。如用戶點擊圖形中的某個標準件，內容列表自動更新為該標準件的聯結內容，分析結果窗口顯示該標準件的分析結果，反之亦然。電路相關的安裝位置圖、插針連接圖、導線信息等附加內容可以通過超級鏈接彈出窗口顯示。

通路分析功能可以自動查找兩個設備間的電路通路。電路通路在圖形窗口中以高亮方式區(qū)別顯示。分析結果窗口則顯示通路的具體連接信息，從而可以通過通路間設備、導線列表輔助分析電路，實現故障排除。

4 結束語

IETM中的饋線數據分析功能對裝備保障工作具有重要意義，也是IETM發(fā)展的一個重要方向。國際上典型的產品有波音公司的Boeing Wiring Illuminator、InfoTrust公司的FlightLine和空客AirN@v系統(tǒng)。當前國內尚未開發(fā)出成熟的產品以供借鑒。隨著IETM的不斷發(fā)展和研究工作的進一步深入，大量的饋線數據分析系統(tǒng)將會應用在IETM中。

[1] 朱興動，宋建華，黃葵，等.武器裝備交互式電子技術手冊——IETM[M].北京:國防工業(yè)出版社，2009.

[2] 徐宗昌，雷育生.裝備IETM研制工程總論[M].北京:國防工業(yè)出版社，2012.

[3] 丁嬌，葉明，向芬芬.基于S1000D規(guī)范下的IETM系統(tǒng)開發(fā)研究[J].信息通信，2012(1):96-98.

[4] AeroSpace and Defence Industries Association of Europe.International Specification for Technical Publications S1000D(Issue 4.0)[Z].AeroSpace and Defence Industries Association of Europe，2008.

[5] 楊宇航，李志忠，鄭力.裝備交互式電子技術手冊的設計與實現[J].兵工學報，2007，28(1):119-121.

[6] 劉耀周，鄧大權，趙昉，等.基于S1000D標準的IETM開發(fā)研究[J].計算機與信息技術，2008(9):14-16.

[7] 高萬春.某型飛機便攜式輔助維修系統(tǒng)[D].武漢:華中科技大學，2007.

[8] 丁凡.航空裝備IETM研制的典型流程和方法[J].航空標準化與質量，2012(2):36-39.

[9] 白慶本，王軍，胡梁勇，等.基于CSDB的裝甲裝備IETM技術研究[J].航空制造技術，2012(10):80-82，85.

[10] 劉洪，陳志勇，楊瑛.基于GJB 6600的IETM創(chuàng)作研究[J].艦船電子工程，2011，31(5):34-37.

[11] 王崇.基于S1000D標準的IETM開發(fā)平臺[J].兵工自動化，2011，30(12):53-56.

[12] Corena 公司.Life*S1000D User Documentation[Z].Corena公司，2007.

[13] 于大海，劉浩.基于故障模式的交互式電子手冊的設計與實現[J].四川兵工學報，2010，30(6):28-30.

[14] 李玉煥.基于S1000D的交互式電子技術手冊研制[J].電腦與信息技術，2012，20(2):46-49.

[15] 蘇珉，王秀霞，王永華，等.依據AECMA S1000D制作飛機IETM[J].海軍航空工程學院學報，2005，20(3):386-388.

[16] 高萬春，朱興動，宋建華，等.S1000D下IETM的研究與實踐[J].微計算機信息，2007，23(18):1-3.

[17] 胡耀光，孟小華，李展.S1000D規(guī)范下IETM中數據模塊的設計與實現[J].計算機工程與設計，2009，30(13):3222-3224，3250.