IETM在潜艇声纳装备中的应用研究

１引 言

潜艇声纳系统组成设备复杂，维修保障要求高。目前技术资料和手册大部分仍以纸质形式存储，导致技术资料及信息的管理任务日益繁重，资料重复率和冗余度增大，且难于更新，数据互操作性、传递实时性和共享性难度比较大。为满足该型声纳系统维修、保障、教学训练的需要，实现装备保障信息化、数字化、网络化和智能化，达到“靠前保障、精确保障”的要求，进行该型声纳装备系统交互式电子技术手册（以下简称声纳IETM）的开发制作任务。交互式电子技术手册（IETM，Interactive Electronic Technical Manual）作为一种先进的装备维修保障辅助手段，通过交互方式为使用人员提供详尽的电子化文档，可显著提高维修的准确率和快捷性，对维修使用人员的经验水平要求大幅降低，可以显著提高装备保障能力，降低维修保障费用。

2  IETM开发标准

IETM是以数字形式在一种合适的介质上，采用人工编程或自动编程系统编写的技术手册，是应用先进的计算机技术，为方便在电子显示屏显示和使用而设计制作的、以数字形式存在的技术手册。IETM是技术手册的一种高级形式，包括三层含义：

1）IETM是技术手册，是包括各种系统、系统部件和保障设备的安装、使用、维修、培训以及保障说明书在内的一种出版物，为用户和维修人员提供使用和维修该项设备所需的资料和说明。

2）IETM是电子格式，其存储方式、传播途径和显示方式大都采用电子方式。

3）IETM是交互的，主要指用户和IETM的交互，交互功能是为了用户提供友好的IETM使用环境，但是明显增加了IETM的创作成本。

美国最早就开始了IETM相关技术研究，并制定了一系列IETM相关标准，在美国的影响下，其他国家或区域组织将IETM作为一种重要的CALS应用技术加以研究。目前，国外较典型的、通用的IETM标准有：S1000D、MIL-PRF-87268A、MIL-PRF-87269A和MIL-HDBK-511。

ASD/AIA S1000D：欧洲航空工业协会（AECMA）发起的采用通用资源数据库（CSDB）来创建的，正逐渐取代MIL-PRF-87269A成为创建技术文档的通用国际标准。所创建的技术文档以中性数据格式存储，因此可以跨平台、跨系统使用。

MIL-PRF-87268A：美国国防部颁布的交互式电子技术手册通用内容、风格、格式和用户交互要求，提出了对对文字、表格、图形、音频、视频等内容类型及格式的要求，还提出了与用户交互的功能要求。

MIL-PRF-87269A：：美国国防部颁布的可修改的交互式电子化技术手册数据库标准，主要目的是制定共同的数据规范，使得文字或图形存储于数据库，而不受软、硬件限制，即可跨平台进行数据交换。

MIL-HDBK-511：美国国防部颁布的IETM互操作性手册，主要规定了JIA（Joint IETM Architecture）的系统结构、信息流程、用户网络、交互界面、通信安全和基础设施建设等方面。

3 IETM开发的关键技术

交互式电子技术手册是以最新信息技术应用为基础，伴随科学技术的发展而不断进步；互用性、网络化是当前IETM技术发展的主要方向。本文根据当前研究的热点在IETM开发过程总结出其相关关键技术如下。

3.1 IETM标准化技术

标准化是创作IETM的关键技术之一。“标准化（Standardization）”是适用于各行各业的术语，军事装备系统“标准化”的定义是：利用一致通用的工程准则、术语、原理、应用、材料、成品、过程、设备、备件、分组件和部件来达到产品、保障和工程实践最大的实用一致而形成的方法，用以保证可行的最少多样性，并实现设备的备件和零部件最佳的互换性。所以，“一致性、通用性、减少多样性”是装备实施标准化的主要目标。交互式电子技术手册IETM的标准化问题，其实就是解决信息在实现共享、产品数据实现互操作性的过程中使用共同“语言”问题。

3.2 数据库技术

数据库技术即数据存储技术，IETM具有良好的互用性和共享性，要实现各部门及各系统间的数据共享，必须规范各开发单位的元数据采集标准和数据库开发标准。例如美国国防部专门为第四、五级IETM的元数据采集和数据库开发工作制定了规范即MIL-PRF-87269A。MIL-PRF-87269A规范的目的在于提供标准化的文档结构方式，并将之应用于第四、五级IETM的功能中，并且结合使用SGML或XML标记语言。

3.3 数据描述技术

互用性和共享性是IETM的重要特征，美国起始的IETM发展目标是希望其能在海军系统内部各部门以及陆海空三军之间互操作，以减少各部门及各军种之间数据的冗余度，实现对数据资料的共享，因此互相传递数据时必须以一种大家都公认的中性格式。为此，首先要制定标准并推广实施，然后选择标记语言，依据标准设计DTD（文档类型定义），开发数据库。

4 系统设计

基于某型潜艇声纳系统的IETM自动交互手册是在.NET开发平台下，采用ASP.NET开发语言，以SQL Server 2005为数据库支撑，通过IETM的网络系统电子化、标准化，方便对相关诊断策略的查找，形成可供维修保障人员使用的电子手册。

4.1 IETM的开发环节

交互式电子技术手册IETM的开发，运用了多媒体、数据库和网络等技术，而且随着计算机技术的不断发展而呈现出不同的内容。实施IETM主要体现在电子图像化、电子文档化、多媒体支持和数据库支持四个环节。

1）电子图像化

将所有设计图纸等原始的图形和纸张转换成数字式电子资料，按有关标准存放在资料库文件中，通过建立索引，以方便查询；

2）电子文档化

将所有说明书册、技术文档等用文字描述的资料转换成电子文档格式，转换后的资料以ASCII或单纯文字为主；

3）多媒体支持

即采用多媒体开发软件，将以声音、图像、文本、录像片段和动画演示等格式存储的各种资料组织起来，以多媒体软件的方式保存，提供给产品用户各种功能，实现基本层次的交互；

4）数据库支持

即结合多媒体界面风格，将产品各寿命周期的各种数据和资料通过后台数据库来管理和维护，支持各种查询和统计功能，最终实现通过单一系统获取多处信息来源的不同信息功能。

4.2 系统体系结构

面对装备信息化保障的需求，本文提出了基于.NET平台的Web交互式电子技术手册应用框架，采用面向对象的ASP.NET技术开发，系统具有安全可靠性强、执行效率高、可扩展性好的特点。某型潜艇声纳IETM的体系结构见图1。

第一层是用户界面层，即浏览器层，主要完成用户的接口功能，使用人员通过该层向Web服务器提出服务请求，Web服务器接收相应的请求，将相应的文件资源通过HTTP协议显示在浏览器端，完成使用人员权限允许范围内的操作请求。

第二层是服务层，即Web服务器层，主要完成操作使用人员的应用功能，负责接收浏览器端的操作请求，通过ASP（Active Server Page，动态服务器主页）与数据库连接，完成相应的请求，将结果返回给浏览器端。

第三层是数据层，即数据库服务器，存储应用系统的所有数据，以便实施信息的集中管理，满足保密要求。考虑到实际应用，具体实现时将信息存储和Web服务集中在同一服务器中，采用逻辑分开编程实现。为提高系统运行速度和效率，客户端使用浏览器模式。

4.3 数据库设计

该声纳IETM按照海军标4.1对IETM的分类，以第二类IETM为指导实施开发，即建立面向对象的的信息结构，考虑到目前研制开发的实际需求，实现层次结构IETM，为此，按照装备保障、装备使用的业务流程，建立相应的数据库来实现信息的层次化以对信息的综合管理。

1）故障信息库设计

本数据库存储该型声纳系统发生典型故障的基本信息，根据这些信息可引导相关部门实施有效的故障排除。故障信息库的基本描述信息见表１。

2）零部件信息库设计

零部件信息库存储该型声纳装备的零部件信息。零部件包括机械零部件、备件零部件和电气元器件等。零部件分为装舰件和备件，其中备件又分为长期、基地和随舰三种类型，根据上述分类，建立相应的零部件信息库，具体零部件信息见表2。

4.4 信息内容和结构设计

1）信息结构设计

按照海军标，将声纳IETM按照第二类IETM开发，将其信息分为技术信息、辅助信息和管理信息，并将该系统分为基本信息层、主题信息层和应用信息层，其信息结构如图２所示

·基本信息层按照海军标附录Ａ中提供的DTD建立XML文档，为形成文本、表格、图形、对话框等基本元素，并将所需的视频、动画作为外部程序存储。

·主题信息层建立在基本信息层基础上，定义舰船装备可使用的几种通用信息模块，包含了描述该型声纳IETM的系统组成、技术性能、仪器组成及结构、工作原理、使用与维护、零部件信息的所有文本、图形、表格、对话框、警示信息、动画及音频和视频。

·应用信息层是利用主题信息层的五种通用信息模块进行组合，构建用该型声纳IETM。

2）信息总体界面

本文严格遵守IETM海军标的规范，充分利用计算机技术和网络技术的结合，用数据库管理装备构成和使用信息，设计和研制了潜艇综合声纳系统IETM。实现了对潜艇综合声纳系统资料进行全面收集、整理，并对装备的线路及其工作原理进行深入消化和理解，进而细化、补充、核实相关资料。

5 系统实现

在上述分析和设计基础上，以某型潜艇声纳为研制背景，开发实现了其交互式电子技术手册。

6 结 语

本文研制的潜艇声纳系统IETM以某型潜艇的声纳装备为背景，旨在为其操作使用和维修保障人员建立一套基于IETM的技术资料信息管理系统。系统设计和开发遵循IETM海军标准，达到IETM４级标准，使用数据库存储相关信息，对声纳装备的结构、功能、工作原理、使用方法和维护维修等内容进行层次化编排，以直观、方便的电子交互手段为装备维修人员提供资料查询、培训学习、故障诊断与维修等技术支持。该IETM可用于辅助维修、人员培训，大力提高了装备的维修和使用人员的维修水平，是装备维修信息化建设的重要组成部分。

由于该交互式电子技术针对的是某型艇的声纳设备，技术资料单一，信息量有限，若要对海军所有装备构建标准化、一体化的交互式电子技术手册体系，应结合各类装备的实际需求，建立分层的信息存储结构，设计快速有效的故障排除算法和流程，优化查询浏览功能，逐步实现智能化、规范化的海装装备交互式电子技术手册架构和研制框架，进而提高海军维修保障工作信息化建设水平。