通用無人機IETM應用研究

王景浩 盛懷潔

IETM即是一種結構化、智能化的技術數據載體，也是一種信息化的技術手段。使用IETM能夠實現(xiàn)無人機技術數據的標準化傳輸、智能化管理和交互化利用，為學習無人機的系統(tǒng)原理、操控使用以及診斷系統(tǒng)故障提供技術支撐。

國防科技大學

無人機具有技術密集、結構復雜、整體性強、精確度高等裝備特點，使其需要更多、更及時的裝備保障才能滿足整體裝備的可靠性要求，傳統(tǒng)技術保障手段已逐漸不能滿足無人機的技術保障需求。

IETM的中文名稱為交互式電子技術手冊，是在現(xiàn)代信息技術的不斷發(fā)展以及軍事需求的不斷牽引下，產生的一項重要裝備保障信息化技術。在無人機技術保障中，運用IETM可以使裝備學習更便捷、故障診斷更智能、信息管理更高效。

IETM綜述

將IETM進行拆分理解，TM（Technical Manual）即技術手冊，表示IETM是以傳統(tǒng)技術手冊為填充，技術手冊是IETM的內容基礎，通常包括系統(tǒng)技術說明書、操作使用手冊、維修手冊等;E（Electronic）即電子化，指在存儲方式上，IETM將技術資料數字化處理并存儲到電子設備中;l（Interactive）即交互式，從獲取資料的手段而言，用戶運用人機交互的方式通過IETM獲取技術信息，IETM數據資料呈現(xiàn)非線性結構，可通過對話框、樹形圖導航、超文本鏈接、查詢訪問等方式來滿足用戶對信息的快速查找。

通過對IETM的拆分可知，IETM是以圖文、音頻、視頻等多媒體為信息載體，以人機交互作為信息索取手段的數字化技術出版物。與傳統(tǒng)技術資料相比，IETM具有訪問交互良好、信息共享便捷、資料維護簡單、更新迅速等特性，傳統(tǒng)技術手冊與IETM出版物的制作流程區(qū)別如圖1所示。

傳統(tǒng)技術資料制作是把工程數據分類后，直接生成對應的電子文檔進行印刷出版。IETM的制作則是把工程數據“打碎”成一個個獨立的數據模塊（DataModule，DM），每個數據模塊都包含一套完整的技術信息，具有不可再分性。這些數據模塊可以按照用戶的不同需求進行隨意組合形成相應的IETM出版物，形成的IETM既可以在計算機中交互顯示，也可打印成冊。

IETM的制作標準

數據是IETM的基礎，為保證同一份IETM數據能在不同用戶、不同計算機平臺之間被解析識別利用，避免不兼容的數據格式帶來的頻繁轉換問題以及低效的數據共享和利用問題，需要采用一定的標準來規(guī)范IETM的數據制作及平臺的設計開發(fā)。

IETM的標準體系發(fā)展逐漸形成了美國標準和歐洲標準，兩種標準對數據編碼、數據格式、顯示方式、系統(tǒng)功能等方面提出了不同要求，但均不符合我軍裝備發(fā)展實際要求。2009年，隨著GJB6600《裝備交互式電子技術手冊》的頒布，為我軍研制裝備IETM提供了依據。該標準主要對IETM進行了兩個方面的規(guī)定：一是對IETM軟件平臺進行規(guī)范，主要包括軟件功能、界面樣式、安全保密、安裝運行等內容;二是對IETM數據進行規(guī)范，主要包括文本、圖形、音頻、視頻等多媒體的樣式格式，以及數據模塊的種類、結構和編碼。目前，該標準是我國軍用IETM研制、定型、驗收以及使用和維護的主要依據和必須遵循的標準。

無人機IETM的必要性和可行性

無人機IETM應用的必要性

常見的技術資料數字化電子文檔有PDF、Word以及PPT等，這類電子文檔都滿足交互性、電子化和標準化要求，并且這類無人機電子技術資料已經普及，為什么還要研究無人機IETM呢？

IETM最早由美軍提出，當時僅為解決傳統(tǒng)紙質技術資料的重量重、體積大、造價高、編制周期長以及更新使用不便等弊端，但隨著信息技術的發(fā)展，IETM的理念也在逐步更新。如今，IETM所承擔的任務已不僅僅是為了實現(xiàn)技術信息數字化，還要實現(xiàn)信息的交換便捷、準確化以及信息管理的智能化。

無人機技術正向多任務、集成化和網絡化方向發(fā)展。一方面，無人機的檢測項目增多、測試精度增高，無疑為故障診斷、故障排除帶來困難;另一方面，無人機復雜的系統(tǒng)結構和密集的信息化技術，為人員學習無人機的原理和操控使用帶來一定困難，而且無人機在使用和保障期間產生的大量數據也對信息管理與利用提出挑戰(zhàn)。

顯然，以人工為主的裝備信息管理、故障檢測維修等傳統(tǒng)手段在無人機保障面前越顯力不從心;同時，以PDF、Word以及PPT等格式的文檔雖然滿足電子化存儲，但是交互手段不夠豐富，不能承擔故障交互診斷、技術狀態(tài)自動分析等復雜的無人機技術保障工作，在探究無人機裝備保障的道路上應貼合技術信息數字化、信息交換標準化、信息傳輸網絡化的新理念。而IETM作為自動化檢測、專家診斷和一體化維修等裝備保障新技術之一，可以使裝備資料的呈現(xiàn)方式由單一轉向多元，故障診斷由人工轉向智能，數據管理由繁瑣轉向便捷，技術信息由孤立轉向共享，而這些功能正滿足無人機技術保障工作的需要。

IETM對無人機的技術支撐

在無人機裝備學習方面，IETM可以充分利用圖文、動畫、3D模型等素材綜合顯示無人機裝備的技術信息，使得技術資料的呈現(xiàn)方式白靜態(tài)轉向動態(tài)，由單一轉向多元，能夠幫助相關人員更直觀、主動地學習無人機的系統(tǒng)結構、工作原理、操控使用。

在無人機信息管理方面，IETM適用于無人機系統(tǒng)全壽命周期。一方面，可以儲存和管理無人機的技術說明書、產品樣圖、維修規(guī)程等用戶技術資料，還可以記錄并分析無人機全壽命周期內產生的動態(tài)信息，如根據裝備使用記錄、維修保養(yǎng)記錄、資源使用情況分析裝備的維修性、可靠性等裝備質量特性，在實現(xiàn)技術信息統(tǒng)一管理的同時，為無人機保障活動提供輔助決策;另一方面，IETM可有效打通裝備論證、設計、研發(fā)、生產、使用、退役、報廢等無人機裝備的管理環(huán)節(jié)，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的數據信息交換共享，利用無人機裝備前期設計、研發(fā)資料服務于裝備使用及保障環(huán)節(jié)，以提高資料利用效率，豐富維修資源，增強裝備的可保障性。

在無人機裝備維修方面，能夠與維修員進行交互式引導排故，可依據維修人員提供的故障現(xiàn)象自動分析故障原因，經多次人機交互之后確定故障件，并提供相關的維修程序以及維修工具使用說明，故障維修之后IETM還可進行故障報告自動化擬制，便于打印存檔，還可把維修數據存人數據庫，便于統(tǒng)計分析。

IETM在無人機裝備保障中的應用

無人機IETM系統(tǒng)架構

無人機IETM系統(tǒng)可采用四層體系架構：用戶界面層、業(yè)務邏輯層、數據訪問層和基礎數據層。

用戶界面層提供可視化圖形界面接口，為給用戶完成交互操作，主要分為登錄界面、IETM制作界面、IETM閱讀界面、故障維修界面、維護保養(yǎng)界面和統(tǒng)計管理界面等。

業(yè)務邏輯層主要對用戶發(fā)出的請求進行響應，處理數據訪問層提供的數據信息并提交給用戶界面層。

數據訪問層按照業(yè)務邏輯層的請求，利用IETM系統(tǒng)提供的API訪問本地數據庫。

基礎數據層主要表示數據庫實體，分為SQLite數據庫以及公共源數據庫（CSDB），其中用戶信息、裝備信息、維修維護等信息存放在SQLite數據庫中，IETM數據則以XML數據文本的形式保存在CSDB中，其中CSDB以文件夾的形式體現(xiàn)。

無人機IETM系統(tǒng)功能劃分

根據IETM為無人機提供的技術支撐，可以將本系統(tǒng)細化為四個子系統(tǒng)如圖2所示：IETM閱讀子系統(tǒng)、IETM制作子系統(tǒng)、維護維修子系統(tǒng)、數據管理子系統(tǒng)。

（1 ）IETM閱讀子系統(tǒng)。

IETM閱讀子系統(tǒng)主要負責IETM數據資料的閱讀，該子系統(tǒng)包括裝備簡介模塊和操控使用模塊。裝備簡介模塊提供無人機系統(tǒng)組成、工作過程、戰(zhàn)技性能以及作戰(zhàn)運用等信息，操控使用模塊主要提供無人機裝備操控員在指控站與發(fā)射站操控中的相關信息，這兩個模塊均提供多媒體素材展示、關鍵字搜索、導航及保存打印等功能。

（2）IETM制作子系統(tǒng)。

IETM制作子系統(tǒng)向技術人員提供制作無人機IETM數據文檔的操作平臺，所制作的IETM數據文檔包括描述類、故障類、過程類等數據以及與相應數據模塊匹配的樣式表，同時該模塊還包含制作發(fā)布預覽功能，制作完成的IETM數據包可存儲在CSDB中以及發(fā)布成PDF出版物。

（3）維護維修子系統(tǒng)。

維護維修子系統(tǒng)主要包括輔助維修模塊和維護保養(yǎng)模塊。輔助維修模塊包含無人機系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象、故障隔離程序、故障報告擬制以及故障記錄功能，維護保養(yǎng)模塊包含裝備維護保養(yǎng)所需的維護指南以及維護記錄。故障報告、故障記錄以及維護記錄均存儲于SQLite數據庫。

（4）數據管理子系統(tǒng)。

數據管理子系統(tǒng)的用戶對象為無人機技術保障人員，管理對象為存儲在SQLite數據庫中的無人機裝備信息和IETM用戶信息，存儲在CSDB數據庫中的多媒體素材、IETM數據模塊、顯示控制腳本和IETM出版物等數據信息，以及單獨存儲的隨機資料信息。

無人機IETM的實現(xiàn)

利用C++語言的Qt框架完成通用無人機IETM的開發(fā)，主要利用Qt框架中的QWebEngineView控件開發(fā)IETM閱讀功能，利用QsciScintilla控件開發(fā)IETM制作功能，利用QXmIStreamReader類開發(fā)了IETM故障類數據模塊解析功能，利用QCharts和QSqITableModel類開發(fā)裝備信息管理與統(tǒng)計分析功能。

以故障診斷為例，故障診斷界面如圖3所示。以自檢BIT1狀態(tài)通不過為例，在故障現(xiàn)象搜索框中輸入BIT1關鍵字，系統(tǒng)自動匹配“自檢BIT1狀態(tài)通不過”這一故障現(xiàn)象，在目錄中選中該故障現(xiàn)象名稱后，系統(tǒng)與用戶以問答的方式進行排故，例如系統(tǒng)提示是否存在導航故障，用戶在檢查無人機導航系統(tǒng)后以是或否的形式反饋給系統(tǒng)，由此經多次判斷之后，系統(tǒng)將最終確定故障單元并向維修人員提供具體的維修方法。

結束語

面對無人機信息化、智能化的發(fā)展趨勢，必須匹配相應的保障方法、保障手段，才能更加有效地實施精確化保障，促進無人機效能的發(fā)揮，IETM作為裝備保障的信息化手段，可以為無人機裝備保障所用。