便携式维修设备终端PMA的研究
随着现代计算机技术的发展，近年来民航维修领域开始使用维修综合信息系统(IMIS)，而便携式维修辅助设备(Portable Maintenance Aids)则是该系统的核心组成部分。PMA是在维修过程中使用的便携式终端，它代替传统的纸型文件，提供数字化的维修技术手册中的数据、图表、程序以用于故障诊断和定位的依据，还能借助通信网络实现维修现场与维修中心间的交互式远程诊断信息交互，以提高维修效率，缩短维修时间短。
但是PM人的发展也面临着因技术不成熟造成的性能下降、集成性较差、缺乏信息共享等问题。本文针对这些问题研究了一种体积小、安全性高、操作简便、扩展性好的民航PMA。
1 需求分析
PMA是一个具有特殊目的的信息处理设备，因此其系统组成要根据具体机型、航空公司现状、具体功用进行改进。本文研制的民航PMA通过访问交互式电子手册IETM查询故障信息，获得维修方法，使用终端的视频音频采集模块，维修人员在工作地点根据维修作业和装备现状可以实时地采集图像获取维修数据，并通过远程传输使相关人员在作业期间能够接收详细的技术数据，还可以访问远程专家可以进一步对维修信息进行分析。另外它通过使用无线射频识别技术盯ID(Radio Frequency Identification)，能够确定发生故障备件的信息。
功能模块
PMA系统模块分为维修数据层、维修应用层和人机交互层。维修数据层主要完成故障数据采集(包括视音频采集，飞机零部件的射频识别)和电子技术资料的组织存储等功能。维修应用层提供装备辅助维修的应用模块和程序，主要包括远程视音频协作维修、备件仓储信息查询和预订，交互式电子技术资料浏览阅读和维修任务、维修记录的下载和查看。人机交互层可以向用户提供方便手动作业(信息接口交互界面)与非手动作业(穿戴式交互界面)交互手段，如软件界面、触摸屏等，如图1所示
本文考虑到PMA装置移动终端设备的计算处理能力和存储能力有限，PMA硬件终端系统拟采用基于Internet/Intranet的3层结构B/S模式
2系统硬件组成
系统硬件由基本功能和扩展功能两部分组成。32位的嵌人式微处理器、存储模块、LCD、触摸屏键盘属于系统的基本组成。其中考虑到该PMA需用于外场，工作环境比较恶劣，且需在露天使用，普通开发板和液晶屏难以满足需求。因此本系统采用高亮度液晶屏，易于外场工作人员观察和操作；另外系统扩展功能部分有：视音采集设备、射频识别设备盯ID(Radio Frequency Identification)、1553B数据通信总线。其中RFID是一种非接触式自动识别技术，近几年来，它在国防、航空航天等方面已经得到了快速的普及与推广。
系统硬件框图见图2。数据通过键盘、图像采集设备输人、经处理后在LCD上显示，也可直接显示技术文档等。采用1553B总线技术，实现机载数据的下载，下载所得的数据并由专家系统进行诊断。
硬件选型
视频采集部分采用了SAA7113H芯片，它是Philips公司的高性能视频A/D转换芯片，其主要功能是将摄像机输出的模拟视频信号进行放大、滤波、凡勺转换、亮色分离和亮色处理，最终转换为YUV-4:2:2数字视频信号，并由后端的MPEG4编码芯(G07007SB)片进行压缩；音频采集芯片采用Motorola公司的14052B，它采集到的音频信号转化为PCM码，并送人G07007SB芯片内进行处理。事实上，它是一个模数转换设备，如图3所示。
本系统中采用PHILIPS公司的JMY-502射频读写模块。此模块内嵌MFRC500射频芯片。该RFID识别模块利用了先进的调制和调解概念，并完全集成13.56MHz的所有类型的被动非接触式通信方式和协议；MFRC500支持ISO14443A所有的层；内部的发送器部分不需增加有源电路就能够直接驱动近距离操作。其天线的操作范围可达100mm；接受器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路用于ISOl4443A兼容的应答器；信号数字部分主要处理错误检测奇偶CRC;
1553B总线是美国空军电子子系统联网的标准总线，是一种中央集权式的串行总线。1553B总线具有以下优点：类似局域网结构；冗余容错能力；支持“智能”远置终端；高可靠的故障隔离性能；实时可确定性。本系统使用的总线芯片是DDC公司的DDC64843，它提供了一种先进的总线控制体系，使其可以更灵活的安排消息时序，特别适合航天飞行器这类特殊场合应用的要求。CPLD主要实现DDC64843和ARM之间的时序及逻辑控制。
3软件开发
为了创建了一个更好的互连环境，降低开发的复杂度，使程序更容易修改，提高产品开发的速度，对本软件系统进行了分层。分为物理链路层、网络传输层、应用层。
3.1选择操作系统
比较Linux，WinCE等操作系统的经济性和通用性，本系统选用Linux作为操作系统，它是源代码开放的操作系统，其核心大小从几十KB到500KB，整个嵌人式环境最小才100KB左右。与其他嵌人式操作系统相比，Linux具有源代码开放、支持所选的CPU体系、移植性好、自身占用内存较少、系统稳定可靠、具有完善的GUI(图形用户界面系统)、支持网络、可利用资源多等优点。
3.2 应用程序开发
应用程序采用模块化结构，由基本功能模块、通用功能模块和专用功能模块三部分组成，如图4所示。其中基本功能模块实现系统与硬件相关的一些基本功能，由MiniGUI制作图形界面，结合Linux自带功能实现网络和设备管理等功能；通用功能模块完成一些通用软件功能，如在线帮助等；专用模块是该系统软件核心，主要包括远程视音频协作维修、浏览IETM(交互式电子手册)进行故障查询、故障图像采集、备件仓储信息查询、维修任务的下载和查看等。
IETM集成环境主要用来浏览和查询被测装备的交互式电子技术手册。将所有已存在的技术手册(包括纸张、图形等)转换成文字形态的电子档案，使用人员以滚动式文字窗口和连接方式查看文字或者图形、查看关键词、在线索引等。可以根据信息提供者需要，自行扩展。
专家系统采用自动诊断和维修向导两种模式。自动诊断模式是直接通过数据通信接口读人设备信息，由PMA自动诊断和决策。维修向导模式是通过人机对话方式进行诊断，在向导方式提示下工作人员进行操作，并通过键盘或图像采集工具等输人测试数据等信息，由PMA进行故障诊断。专家系统组成主要包括数据库、知识库和推理机3个部分。
4 结束语
本文研发了一种基于嵌人式计算机技术的民航便携式辅助维修设备。该PMA采用ARM嵌人式模块、嵌人式Linux操作系统、能够访问数据库以及专家系统，在嵌人式系统中实现了交互式电子技术资料浏览阅读、远程视音频协作维修、维修任务、维修记录的下载和查看等功能。
该PMA便于携带、方便使用、处理能力强，使用1553B总线控制器功耗低、抗干扰性好、可靠性高，特别适合航天飞行器这类特殊场合应用的要求。另外该PMA是很有发展前景的数字化维修终端平台，针对不同工作环境升级专家系统即可应用于不同类型的检测设备，扩展性好。
