基于S1000D的航空装备IETM阅读系统的构建

随着装备现代化的发展，装备的复杂程度越来越高，各种技术资料的数量急剧膨胀。给装备保障人员熟悉各种技术资料、熟练开展维修保障工作带来了困难。

交互式电子技术手册（IETM）作为装备全寿命周期保障的关键技术之一，已经在外军的许多武器系统上得到了成功应用。在我国，对IETM系统的研究工作刚刚起步，自主研发的IETM系统更是凤毛麟角。本文针对航空装备保障信息化需求，从全系统全寿命的观点出发，选择S1000D作为航空装备IETM系统的参照标准，提出了基于S1000D的航空装备IETM阅读系统的工程化解决方案，并成功应用于某型飞机。

1 总体架构

系统总体架构见图1，采用由显示/业务逻辑/数据管理组成的三层架构。显示层采用通用浏览器，进行技术数据的显示并提供交互。数据库管理系统选用SQLServer2005，用于所有技术资料和训练数据的存储、维护和管理。基于ASP.NET开发的业务逻辑层实现IETM系统的所有功能：接收客户端发送的请求，与数据库服务器交换数据，并根据事先定义的业务规则进行处理，同时将结果返回客户端。系统实现了S1000D3.0功能矩阵中规定的功能， 显示界面符合S1000D中交互式电子技术出版物的输出规范。

2 主要功能

S1000D中详细描述了IETM系统的功能，共11大类78种。根据信息化发展的现状，考虑航空装备保障的需求，本系统提供了目录、查询、过滤、书签等多种导航途径，技术数据以文字、图表、声音、视频、动画等多种形式出现在WEB页面上，帮助装备保障人员完成具体的维修任务。

2.1 信息定位功能

IETM 系统的基本功能是帮助装备保障人员快速定位到所需的技术信息。本系统除了目录树导航外，还提供了技术资料的适用性过滤、页内关键词的查找等多种导航途径，并能通过书签功能抽取个人需要的技术数据形成个人目录， 大大提高了技术资料的访问速度和效果。

2.2 技术资料的参引功能

航空装备的技术文档包括技术说明书、维护规程、图解零部件目录、系统图册等，这些技术信息之间存在千丝万缕的联系，如在进行维修工作时常需要参考技术说明书中的内容，进行拆装工作时需要参考图解零部件信息。在IETM系统中，通过数据模块之间的链接关系帮助装备保障人员方便地找出与某个维修任务相关的所有技术数据。除此之外。数据模块内部也存在链接。实现文文、图文、图表、文表之间的关联。

2.3 虚拟训练功能

目前IETM对武器装备的系统以及零、部件的技术信息的描述基本采用文本与二维图片相结合的方式。对缺乏技能和经验的人员快速理解信息造成了一定障碍。交互式3D技术的表现形式对物体的描述逼真、可视、直观。能够全方位、多角度观察机件或系统的结构以及各部分之间的连接关系。本系统中应用交互式3D技术来说明复杂的拆装程序。通过技术数据和3D动画的对应关系。使用户更好地了解设备的使用方法和维护步骤（见图2）。不仅将交互式3D技术与 IETM中的技术数据有机加以融合，而且实现了虚拟拆装的学习和考核功能，大大增强了IETM在装备维修和保障培训方面的功能。

2.4 数据更新功能

使用公共数据库驱动的internet 技术。使IETM如Web网站一样易于更新。能够在零部件或维修程序改变。以及加装系统的情况下。通过公共浏览器自行在线更新和修改手册。

3 关键技术

3.1 数据描述方式

3.1.1 信息类型的划分

S1000D将技术信息分为描述、任务、故障隔离、维修计划、人员、图解零部件、战伤评估与抢修、布线、过程等九种类型，而我国多数装备的技术资料是按照ATA100的标准分类的，差异较大，需要重新分类。例如，某型飞机的技术资料包括维修大纲、指令卡片、操作卡片、技术说明书、图解零部件目录等五大类，每一大类又分为若干子类。以维修大纲为例，包括飞行机务保障、区域检查、结构检查、系统/设备检查、动力装置检查、润滑/保养等六个子类，另外还有前言、一般规定、区域划分、维修舱口盖板图、名词术语等附加信息，与S1000D标准信息的对应关系如表1所示。

3.1.2 数据模块Schema定义

基于S1000D的IETM系统中，一个数据模块在物理上对应着一个XML文档，该文档的结构由该数据模块所属信息类型的模式文件（Schema）定义。S1000D中详细定义了每类信息的Schema，用来描述数据模块的XML业务数据必须遵循的规则，指定XML文档的结构，并约束文档的内容。在每个具体的项目中，同样需要根据技术资料的现状对S1000D定义的Schema进行适当的裁减，对数据模块中的元素和属性进行修改和增删。比如本项目技术资料是根据专业划分的， 而S1000D根据系统划分，不分专业，因此在所有数据模块元素<dmodule>的状态节元素<idstatus>下，添加“专业”元素<specialty>。

3.1.3 信息粒度的划分

技术资料内容数据模块粒度的划分是一个非常关键的问题：粒度太大。模块重用性太差；粒度太小，模块的数量太多，影响整个系统的检索效率。本项目以维修可更换单元为最小单位。进行数据模块的划分。将S1000D中定义的系统/子系统二级划分。扩充到系统/子系统/分系统/组件四级划分。并定义分系统/组件的编码。形成本项目的SNS文档。例如飞机维护手册中包含了座舱调温活门的检查、拆卸、安装等内容，而S1000D只定义到环控系统（21）下有一个子系统“温度调节”（21-60）。因此。需要在21-60下增加分系统座舱温度控制系统（21-61）。并在21-61下定义组件座舱调温活门（21-61-10）。见表2。

3.2 信息存储方式

3.2.1数据模块的储存方式

S1000D 标准明确规定采用数据模块来组织与管理技术手册中的信息。采用模块化管理具有信息一次生成。多次使用等优点。但由此也带来了数据模块存储与管理的问题。通常。一个项目可能会产生成千上万的数据模块，面对数量如此巨大的XML文档。如何有效地存储和高效地查询XML数据模块是一项非常重要问题。

XML存储方式有以下三种方式L

*以文件的方式存储

*XML文档中的元素和属性与关系型数据库中的表和字段相映射，元素和属性的值存入相应的字段

*存储整个 A(B 文档

经过对上述三种方式的研究并比较了多种数据库管理系统，SQLServer2005作为成熟的关系型数据库， 新增了XML类型的字段，支持XML文档的全文索引， 提供了基于“路径”和“值”的两种查询方式。因此本系统选用SQLServer2005存储和管理数据模块。

3.2.2其它信息对象的储存方式

其它信息对象如数据模块列表、注释、出版模块、数据分发模块等也是XML格式的文件，所以在CSDB中。它们的存储结构与数据模块的存储结构基本类似。对于非XML格式的信息对象。如插图。它一般以CGM、JPEG、GIF、PDF和TIFF等格式呈现。一个文件作为一个整体。不可以被分解。因此其存储方式与数据模块有着明显的不同、为了提高存取的效率。采用文件存储方式按目录存储。并以信息控制码（ICN）作为文件名进行标识。

3.3数据显示方式

数据模块的XML文档仅仅包含数据而不带有格式。数据信息的表达方式由用户需求或用户终端决定。本系统采用XSL+CSS对XML进行格式的定义并转换为Html显示给用户，见图3。

阅读系统加载XML和XSL后。进行“格式良好性”分析。分析完成后，在内存中分别为XML和XSL构造源树和模板树。然后XLST处理器根据源树与模板树构造结果树。最后根据结果树中的格式对象决定数据的显示格式，得到的结果显示在浏览器上。此方案实现了数据与显示相分离。系统通过XSL+CSS 提供多种显示风格。可以方便地设置字体、颜色、界面布局等显示参数。为用户定制出适合个人习惯的阅读界面。

3.4 异步刷新（Ajax）技术

数据量庞大的技术资料会使页面显示速度迟缓。令人难以忍受、 本系统采用Ajax技术进行页面局部刷新、 维修人员通过鼠标点击进行交互时。浏览器在后台与服务器进行数据的交换。并在客户端通过JavaScript解析页面的DOM结构。对部分区域进行数据更新。 整个过程中，前后台之间只进行数据的传输，在不更新整个页面的前提下进行数据的维护。减少了过多的数据传输上的浪费。用户体验好、

3.5 WebService技术

由于WebService具有跨平台性。穿防火墙性。功能复用性等优点。系统采用WebService 技术预留了与其它信息系统的接口。根据对方的请求将数据模块转换成HTML格式后返回、 一方面避免了其它信息系统对数据库的操作。提高了技术数据的安全性；另一方面其它信息系统无须了解S1000D 标准，也无须清楚数据模块的标注规则。就可以得到所需的技术资料。同时，基于AJAX思想。通过客户端调用WebService 的方式实现了查询检索功能。所有的查询模块分布在 WebService 中，开始查询后，客户端发出HTTP请求。通过WebService 中的方法对客户端传来的数据进行解析。构建SQL语句，访问数据库。并将查询结果返回客户端。

3.6 交互式3D技术

交互式3D技术主要用来说明复杂的拆装程序。建立VRML格式的部件3D模型。根据维修手册中对维修作业任务的描述。定义部件拆装动作序列。并将VRML文件中拆装动作的序列号作为步骤元素（<step>或<substep>）的一个属性，嵌入到拆装数据模块的XML文档中。在阅读系统中，通过javascript函数解析序列号。实现三维动画和技术文档的同步对应关系。

4 结束语

本文实现了基于S1000D的航空装备IETM阅读系统。并已成功应用于某型飞机。系统提供了多种定位方式。能够帮助维修保障人员快速找到所需信息；通过虚拟拆装的学习和考核功能，能够更好地了解设备的使用方法和维护步骤，增强了辅助维修和训练功能；采用Webservice技术预留的与其它信息系统的接口，使其它信息系统无须了解S1000D标准，就可以得到所需的技术资料。从而很好地实现了技术资料的“一次生成、多次使用”。

本文创新点：1、在虚拟拆装功能中，实现了三维动画播放和技术文档显示的同步。2、采用Webservice技术为其它信息系统预留了接口。