王景浩 盛怀洁
IETM即是一种结构化、智能化的技术数据载体,也是一种信息化的技术手段。使用IETM能够实现无人机技术数据的标准化传输、智能化管理和交互化利用,为学习无人机的系统原理、操控使用以及诊断系统故障提供技术支撑。
国防科技大学
无人机具有技术密集、结构复杂、整体性强、精确度高等装备特点,使其需要更多、更及时的装备保障才能满足整体装备的可靠性要求,传统技术保障手段已逐渐不能满足无人机的技术保障需求。
IETM的中文名称为交互式电子技术手册,是在现代信息技术的不断发展以及军事需求的不断牵引下,产生的一项重要裝备保障信息化技术。在无人机技术保障中,运用IETM可以使装备学习更便捷、故障诊断更智能、信息管理更高效。
IETM综述
将IETM进行拆分理解,TM(Technical Manual)即技术手册,表示IETM是以传统技术手册为填充,技术手册是IETM的内容基础,通常包括系统技术说明书、操作使用手册、维修手册等;E(Electronic)即电子化,指在存储方式上,IETM将技术资料数字化处理并存储到电子设备中;l(Interactive)即交互式,从获取资料的手段而言,用户运用人机交互的方式通过IETM获取技术信息,IETM数据资料呈现非线性结构,可通过对话框、树形图导航、超文本链接、查询访问等方式来满足用户对信息的快速查找。
通过对IETM的拆分可知,IETM是以图文、音频、视频等多媒体为信息载体,以人机交互作为信息索取手段的数字化技术出版物。与传统技术资料相比,IETM具有访问交互良好、信息共享便捷、资料维护简单、更新迅速等特性,传统技术手册与IETM出版物的制作流程区别如图1所示。
传统技术资料制作是把工程数据分类后,直接生成对应的电子文档进行印刷出版。IETM的制作则是把工程数据“打碎”成一个个独立的数据模块(DataModule,DM),每个数据模块都包含一套完整的技术信息,具有不可再分性。这些数据模块可以按照用户的不同需求进行随意组合形成相应的IETM出版物,形成的IETM既可以在计算机中交互显示,也可打印成册。
IETM的制作标准
数据是IETM的基础,为保证同一份IETM数据能在不同用户、不同计算机平台之间被解析识别利用,避免不兼容的数据格式带来的频繁转换问题以及低效的数据共享和利用问题,需要采用一定的标准来规范IETM的数据制作及平台的设计开发。
IETM的标准体系发展逐渐形成了美国标准和欧洲标准,两种标准对数据编码、数据格式、显示方式、系统功能等方面提出了不同要求,但均不符合我军装备发展实际要求。2009年,随着GJB6600《装备交互式电子技术手册》的颁布,为我军研制装备IETM提供了依据。该标准主要对IETM进行了两个方面的规定:一是对IETM软件平台进行规范,主要包括软件功能、界面样式、安全保密、安装运行等内容;二是对IETM数据进行规范,主要包括文本、图形、音频、视频等多媒体的样式格式,以及数据模块的种类、结构和编码。目前,该标准是我国军用IETM研制、定型、验收以及使用和维护的主要依据和必须遵循的标准。
无人机IETM的必要性和可行性
无人机IETM应用的必要性
常见的技术资料数字化电子文档有PDF、Word以及PPT等,这类电子文档都满足交互性、电子化和标准化要求,并且这类无人机电子技术资料已经普及,为什么还要研究无人机IETM呢?
IETM最早由美军提出,当时仅为解决传统纸质技术资料的重量重、体积大、造价高、编制周期长以及更新使用不便等弊端,但随着信息技术的发展,IETM的理念也在逐步更新。如今,IETM所承担的任务已不仅仅是为了实现技术信息数字化,还要实现信息的交换便捷、准确化以及信息管理的智能化。
无人机技术正向多任务、集成化和网络化方向发展。一方面,无人机的检测项目增多、测试精度增高,无疑为故障诊断、故障排除带来困难;另一方面,无人机复杂的系统结构和密集的信息化技术,为人员学习无人机的原理和操控使用带来一定困难,而且无人机在使用和保障期间产生的大量数据也对信息管理与利用提出挑战。
显然,以人工为主的装备信息管理、故障检测维修等传统手段在无人机保障面前越显力不从心;同时,以PDF、Word以及PPT等格式的文档虽然满足电子化存储,但是交互手段不够丰富,不能承担故障交互诊断、技术状态自动分析等复杂的无人机技术保障工作,在探究无人机装备保障的道路上应贴合技术信息数字化、信息交换标准化、信息传输网络化的新理念。而IETM作为自动化检测、专家诊断和一体化维修等装备保障新技术之一,可以使装备资料的呈现方式由单一转向多元,故障诊断由人工转向智能,数据管理由繁琐转向便捷,技术信息由孤立转向共享,而这些功能正满足无人机技术保障工作的需要。
IETM对无人机的技术支撑
在无人机装备学习方面,IETM可以充分利用图文、动画、3D模型等素材综合显示无人机装备的技术信息,使得技术资料的呈现方式白静态转向动态,由单一转向多元,能够帮助相关人员更直观、主动地学习无人机的系统结构、工作原理、操控使用。
在无人机信息管理方面,IETM适用于无人机系统全寿命周期。一方面,可以储存和管理无人机的技术说明书、产品样图、维修规程等用户技术资料,还可以记录并分析无人机全寿命周期内产生的动态信息,如根据装备使用记录、维修保养记录、资源使用情况分析装备的维修性、可靠性等装备质量特性,在实现技术信息统一管理的同时,为无人机保障活动提供辅助决策;另一方面,IETM可有效打通装备论证、设计、研发、生产、使用、退役、报废等无人机装备的管理环节,实现各环节的数据信息交换共享,利用无人机装备前期设计、研发资料服务于装备使用及保障环节,以提高资料利用效率,丰富维修资源,增强装备的可保障性。
在无人机装备维修方面,能够与维修员进行交互式引导排故,可依据维修人员提供的故障现象自动分析故障原因,经多次人机交互之后确定故障件,并提供相关的维修程序以及维修工具使用说明,故障维修之后IETM还可进行故障报告自动化拟制,便于打印存档,还可把维修数据存人数据库,便于统计分析。
IETM在无人机装备保障中的应用
无人机IETM系统架构
无人机IETM系統可采用四层体系架构:用户界面层、业务逻辑层、数据访问层和基础数据层。
用户界面层提供可视化图形界面接口,为给用户完成交互操作,主要分为登录界面、IETM制作界面、IETM阅读界面、故障维修界面、维护保养界面和统计管理界面等。
业务逻辑层主要对用户发出的请求进行响应,处理数据访问层提供的数据信息并提交给用户界面层。
数据访问层按照业务逻辑层的请求,利用IETM系统提供的API访问本地数据库。
基础数据层主要表示数据库实体,分为SQLite数据库以及公共源数据库(CSDB),其中用户信息、装备信息、维修维护等信息存放在SQLite数据库中,IETM数据则以XML数据文本的形式保存在CSDB中,其中CSDB以文件夹的形式体现。
无人机IETM系统功能划分
根据IETM为无人机提供的技术支撑,可以将本系统细化为四个子系统如图2所示:IETM阅读子系统、IETM制作子系统、维护维修子系统、数据管理子系统。
(1 )IETM阅读子系统。
IETM阅读子系统主要负责IETM数据资料的阅读,该子系统包括装备简介模块和操控使用模块。装备简介模块提供无人机系统组成、工作过程、战技性能以及作战运用等信息,操控使用模块主要提供无人机装备操控员在指控站与发射站操控中的相关信息,这两个模块均提供多媒体素材展示、关键字搜索、导航及保存打印等功能。
(2)IETM制作子系统。
IETM制作子系统向技术人员提供制作无人机IETM数据文档的操作平台,所制作的IETM数据文档包括描述类、故障类、过程类等数据以及与相应数据模块匹配的样式表,同时该模块还包含制作发布预览功能,制作完成的IETM数据包可存储在CSDB中以及发布成PDF出版物。
(3)维护维修子系统。
维护维修子系统主要包括辅助维修模块和维护保养模块。辅助维修模块包含无人机系统常见故障现象、故障隔离程序、故障报告拟制以及故障记录功能,维护保养模块包含装备维护保养所需的维护指南以及维护记录。故障报告、故障记录以及维护记录均存储于SQLite数据库。
(4)数据管理子系统。
数据管理子系统的用户对象为无人机技术保障人员,管理对象为存储在SQLite数据库中的无人机装备信息和IETM用户信息,存储在CSDB数据库中的多媒体素材、IETM数据模块、显示控制脚本和IETM出版物等数据信息,以及单独存储的随机资料信息。
无人机IETM的实现
利用C++语言的Qt框架完成通用无人机IETM的开发,主要利用Qt框架中的QWebEngineView控件开发IETM阅读功能,利用QsciScintilla控件开发IETM制作功能,利用QXmIStreamReader类开发了IETM故障类数据模块解析功能,利用QCharts和QSqITableModel类开发装备信息管理与统计分析功能。
以故障诊断为例,故障诊断界面如图3所示。以自检BIT1状态通不过为例,在故障现象搜索框中输入BIT1关键字,系统自动匹配“自检BIT1状态通不过”这一故障现象,在目录中选中该故障现象名称后,系统与用户以问答的方式进行排故,例如系统提示是否存在导航故障,用户在检查无人机导航系统后以是或否的形式反馈给系统,由此经多次判断之后,系统将最终确定故障单元并向维修人员提供具体的维修方法。
结束语
面对无人机信息化、智能化的发展趋势,必须匹配相应的保障方法、保障手段,才能更加有效地实施精确化保障,促进无人机效能的发挥,IETM作为装备保障的信息化手段,可以为无人机装备保障所用。



