电子对抗装备维修指导信息系统的研究*

王昌宝 刘志斌 毕洋舰

(1.电子工程学院 合肥 230037)(2.91428部队 余姚 315456)(3.95865部队 北京 102218)

电子对抗装备维修指导信息系统的研究*

王昌宝1刘志斌2毕洋舰3

(1.电子工程学院 合肥 230037)(2.91428部队 余姚 315456)(3.95865部队 北京 102218)

针对电子对抗装备维修指导信息量多,维修人员对装备维修存在工作强度和工作难度大问题,在维修指导信息分析的基础上,建立了维修指导信息系统结构模型,研究了维修指导信息系统关键技术。该系统有助于指导维修人员对电子对抗装备故障的分析、判断、处理及定位,提高电子对抗装备维修保障效率,增强电子对抗装备维修保障能力。

电子对抗装备; 维修指导; 信息系统

1 引言

随着装备种类、数量的增加,装备技术的日益复杂,电子对抗装备的维修保障的工作强度和工作难度也不断增加,在装备维修保障人员编制不断压缩,保障人员素质难于满足装备保障工作需要的情况下,要提升装备保障水平,做到平战统一,就必须研究新时期装备维修保障的规律及特点,探索现代技术条件下装备保障的新方法、新思路[1]。在总的维修保障架构下,应用信息技术、网络技术、计算机技术以及数据库技术的优势,实现维修保障资源的综合利用。因此,开展装备维修指导信息系统研究,对提高装备维修保障效能、为机关领导及时提供装备维修保障决策、增强战时装备综合保障能力等,具有重要的现实意义。

2 电子对抗装备维修指导信息分析

装备维修指导顾名思义就是利用各种装备技术情报资料对装备维修保障工作中可能遇到的各种问题,从法律、法规、操作规范、操作流程、业务等角度提供及时准确的技术支持,并告诉具体问题的解决方法。

电子对抗装备维修指导信息是一切有关电子对抗装备维修活动的现象和事实,包括利用语言、文字、符号、图纸加工整理出来有关维修活动的数据、公式、资料、指令等,它含有一定内容的信号、代码、文件、规章制度、理论和概念等[2]。

电子对抗装备维修指导信息具有多种特点,首先,电子对抗装备维修指导信息内容广泛,如技术说明书、维修规程、技术条件、工艺、图纸、技术通报以及各种维修参考数据、装备技术状况、故障检测、维修人员技术力量、仪器仪表、场地设施、备品备件、修理价格、质量和消耗等。其次,装备维修指导信息类型是多种多样的,包括设备信息,如装备、仪器仪表等；结构信息,如连接关系、接口关系、单元板位置图、接插件等；资料信息,如电路图、随机说明书、历史维修记录等；信号信息,如信号样式、波形、频谱、参考数据；管理信息,如装备技术状况、场地设施、技术人员等。再次,装备维修指导信息有些抽象且不直观,如信号的频率、带宽、幅度等,这些信息隐含在装备具体电路的信号中,不借助仪器仪表,难以直观地表现出来。以上信息杂而散,没有统一的结构标准,缺乏有效的图表、图形、曲线的信息表示,缺乏装备维修信息的指导作用,维修信息可读性差,维修人员难以全局地掌握装备维修保障中的状态、过程和元素等。这些无疑为装备维修保障工作增添了难度。设计装备维修指导信息系统,可以降低维修人员对维修信息管理、理解和利用的要求,有利于网络传输,提高维修信息使用效率和利用率,使装备维修保障工作更加方便和高效。

3 维修指导信息系统功能需求

要使所设计的系统满足装备保障工作需求,首先必须要有装备技术情报作为支撑,同时还要能够对维修保障工作进行指导。具体地说,电子对抗装备维修指导信息系统主要有以下功能需求：

1) 信息资料提供。信息资料主要有装备构造原理、装备修理技术规程、配套图纸、装备法规制度(国、军标)、装备技术保障信息(设备、人员、器材、保障能力)、装备履历、数量、质量情况等。

2) 信息获取并可视化显示。在装备维修保障中,信息获取不仅获取不曾拥有的信息,而且包括虽然拥有但由于认知、理解或环境条件的限制无法“获取”的信息。信息系统则可帮助维修人员克服阅读、认知或理解障碍的重要手段,是信息获取的重要方式[3]。可视化是利用人们对可视信息的快速识别的自然能力,达到快速理解、消化信息或数据的目的。

3) 信息分析。信息可以用图像、曲线、二维图形、三维体和动画来显示,并可对其模式和相互关系进行分析。不仅能够得到计算结果,而且知道在计算过程中发生了什么现象,并可改变参数,观察其影响,对计算过程实现引导和控制。通过信息可视化方法,从已有信息中发现隐性内容,发现隐藏在信息内部的特征和规律。

4) 人与信息的交互。主要包括维修经验交流论坛、远程教学和在线学习等。人与信息之间良好的互动离不开人们主动思考和进一步的反馈,在这个过程中,维修人员与信息、视觉界面形成了一个良性循环的关系网,增强信息传达的有效性。

5) 维修指导。实施装备维修视频语音专家指导,帮助排除装备故障。装备维修指导的方式有：在线实时维修指导、离线反馈维修指导以及多媒体教学维修指导。

6) 系统功能。系统能够适于多种流行操作系统平台,能够方便、安全地实现各层次间的信息交换和管理,具有友好、方便的人机交互界面,操作方便、维护简单、运行稳定可靠,数据的导入导出等。

4 维修指导信息系统结构模型

电子对抗装备维修指导信息系统主要由九个模块组成,如图1所示。

图1 维修指导信息系统结构模型

· 系统控制与管理模块：主要包括控制程序执行方向,数据的导入导出,数据备份,日志管理,系统容错等。

· 维修信息管理模块：主要包括装备工作原理,配套图纸,装备法规制度(国、军标),装备技术、使用、维修说明书,装备履历、数、质量情况,装备技术状况,历史故障维修记录,维修人员技术状况等。

· 信息分析与处理模块：包括图像、曲线、二维图形、三维体和动画显示,信息的计算、分类、排序以及从已有信息中发现隐性内容等。

· 装备管理模块/维修设备管理模块：具有对装备(通信对抗装备、雷达对抗装备、光电对抗装备等)或设备(维修专用设备、仪器仪表等)信息的查询、添加、修改、删除、浏览、打印、更新等功能。

· 用户管理模块：查询用户的基本信息；对用户的基本信息进行修改、删除等操作；更新用户的基本信息。

· 维修指导模块：查询发生故障装备基本信息；对故障装备按故障诊断流程进行分析操作；对故障装备的维修应参考维修案例[4]；对己经分析完故障的装备按维修流程进行维修管理操作。

· 训练考核模块：针对不同的装备,对故障维修的思路、程序和方法等内容进行训练；对训练效果进行成绩评定。

· 网络交流园地模块：提供咨询室进行交互式维修咨询,交流维修的心得体会和维修经验,以进一步提高维修技能；还可通过论坛对维修工作中所遇到的难题,不甚理解的地方进行咨询和答疑。

5 部分关键技术

5.1 装备维修指导信息检索可视化

可视化对象的抽取及虚拟结构的构造是信息检索可视化的基础,如果从不同的检索需求角度实现多层次的检索结果,就需有效抽取合适的可视化对象。维修信息检索需要分析数据集的内部特点(语义结构、链接关系、引用关系等),抽取出结构化信息(如链接、引用关系)、上下文信息、元数据(文件大小)、使用信息(如浏览顺序、操作)及语义信息(领域、关键词、摘要、标题等)等,为选择合适的可视化隐喻形式提供依据。电子对抗装备维修指导信息检索有以下五类可视化的对象[5]：

1) 检索式：关键词数量、关键词本身、检索词间的操作符(如布尔逻辑符、排除、包括等)、词干、其它同义词等。

2) 检索结果：结果本身、结果在列表中的排序、类型,标题、摘要、引用文献的标题、关键词所在位置邻近的词、返回结果数量等。

3) 信息内容：信息类型(文本、图片、音频、PDF文档等)、文件大小、关键词在文档中的位置、创建者或作者、最后修改日期等。

4) 页面的结构：信息文件的位置(如图片在页面的位置)、内部链接数、外部链接数等。

5) 操作性信息：页面浏览顺序、页面浏览时间等。

图2 装备故障诊断维修指导操作界面流程

根据可视化对象及对象间的关系构造虚拟结构。所谓虚拟结构是指原始数据中本身并不存在,需要借助一定的抽取、分析方法加以抽象产生。虚拟结构往往可以帮助发现隐藏在数据中的规律及关联信息(如相似度、含有相同关键词的文档)。传统的信息检索是通过将检索式转换成查询向量与文档向量进行简单的词汇匹配,计算出检索式与文档间的相似度,将相似度达到一定的阈值的文档作为检索结果返回,对结果文档与结果文档间的相似度并没有揭示。而信息检索可视化要实现对大文档集的可视化描述,则需要对文档与文档间的相似度进行揭示,这是可视化显示形式与基于文本显示的重要区别所在。要在二维空间中显示出文档间的相似度,需要对高维文档空间降维,目前所采用的降维方法多是借鉴了科学可视化中的数学方法,如利用多维扩展分析构造概念地图[6]、利用潜在语义分析来实现信息可视化的降维[7]等。

5.2 装备故障诊断维修指导

进行电子对抗装备故障诊断时,首先查询故障装备(通信对抗装备、雷达对抗装备、光电对抗装备等)的类型,根据查询条件,查询是否存在该装备类型的故障历史信息。接下来输入故障现象,在该装备类型的故障历史信息中,查询是否存在与故障现象相同或类似的故障诊断维修记录,若不存在则重新提交查询条件查询；若存在则可视化地显示该装备类型已有的基于故障现象的故障诊断历史案例。以此案例作为维修指导[8],查询装备故障的原因及分析,维修的解决思路,检修流程,解决方法,修理的故障部位,更换的故障器件以及用到的仪器仪表工具等等[9～10]。按照系统给出的维修指导,进行装备维修。装备故障诊断维修指导操作界面流程如图2所示。

若没有该装备基于故障现象的故障诊断历史案例,则重新提交装备查询条件,继续其他条件查询,也可以采用在线实时维修指导等方法,实施装备维修。

5.3 在线实时维修指导

前面已经提到了三种维修指导的方式,分别是在线实时维修指导、离线反馈维修指导、多媒体教学维修指导。而这三种维修指导的方式当中又以在线实时维修指导方法研究最为复杂,软件硬件要求都比较高。下面以在线实时维修指导为例,阐述该模块的设计。

在线实时维修指导模块的体系结构模型分两层来实现,客户端Client层和服务器端Server层,其结构模型如图3所示。

图3 在线实时维修指导模块的体系结构模型

第一层客户端与服务器端的服务器建立TCP/IP连接。第二层服务器负责向视频会议室中用户发送控制信息并接收来自客户端的反馈信息。同时,服务器提供会议室的设置参数等状态信息,负责接收和转发来自客户端的音、视频流,从而实现音、视频传输的功能。

在图3结构模型的基础上,设计在线实时维修指导操作流程[11]。维修指导专家和维修工作人员的操作界面流程分别如图4和图5所示。

图4 维修工作人员界面流程图

图5 维修指导专家界面流程图

6 结语

系统从装备维修指导的角度出发,对电子对抗装备维修的各个方面加以管理控制,采用计算机技术、网络技术、信息化技术、数据库技术,建立了装备维修指导信息系统。能够有效地完成装备维修的日常作业,可对装备维修工作提供快速高效的技术指导,实现了装备维修信息化支持。系统用现代信息技术整合和规范装备保障资源,提高各级主管机关和领导宏观控制及决策能力,做到资源共享,优势互补,充分利用现有资源(技术资源、维修保障资源、信息资源)来武装维修保障队伍,有效地节约保障能力形成成本,缩短保障能力形成周期,提高装备维修保障效益,从而从根本上提高我军的装备维修保障能力。

[1] 王昌宝,焦志等.通信对抗装备故障维修信息可视化模块的设计[J].电子工程学院学报,2016(1):72-75.

[2] 曾春先.面向数字资源的可视化方法研究[J].重庆电子工程职业学院学报,2013,22(4):161-164.

[3] 王鸿玲,糜玉林.信息可视化技术在军事中的应用[J]. 舰船电子工程,2008,28(3):40-42.

[4] 朱芳仪.故障树分析法在工控故障诊断中的应用[J].现代电子技术,2012(8):19-21.

[5] 左洪福,蔡景,王华伟.维修决策理论与方法[M].北京:航空工业出版社,2008:86-87.

[6] Buja,A.D.Cook,and D.F.Swayne.Interactive high-demensional data visualization[J].Journal of Computational and Graphical Statistics,2003,Vol.5:78-99.

[7] Yin.H.Nonlinea. multi-dimensional data projection and visualization[M].Intelligent Data Engineering and Automated Learning,Berlin:Springer-Verlag,2003:377-388.

[8] 齐世友,王昌宝,丁明忠等.通信对抗装备故障诊断系统软件的设计与实现[J].通信对抗,2009(4)：44-47.

[9] 朱大奇.电子设备故障诊断原理与实践[M].北京:电子工业出版社,2004.

[10] 吴微露,林秀青.电子对抗装备故障的可拓诊断方法研究[J].电子工程学院学报,2012(1):66-68.

[11] 姚帆.装备维修指导信息系统设计与实现[D].长沙:国防科学技术大学,2007:22-23.

Research of Maintenance Guidance Information System for Electric Countermeasure Equipments

WANG Changbao1LIU Zhibin2BI Yangjian3

(1. Electronic Engineering Instutute of PLA, Hefei 230037)(2. No. 91428 Troops of PLA, Yuyao 315456)(3. No. 95865 Troops of PLA, Beijing 315456)

In the maintenance of electric countermeasure equipments, there are lots of maintenance guidance information and great amount of working strength, working difficulties on the part of the maintenance personnel. On the basis of analyzing maintenance guidance information, a system model is established and the system key technology is researched. This system helps to guide maintenance personnel to analyze, judge, handle and position the trouble in the electric countermeasure equipments, thereby greatly enhancing the security efficiency and the support capacity.

electric countermeasure equipment, maintenance guidance, information system

TP391

2016年9月4日,

2016年10月21日

王昌宝,男,副教授,研究方向:通信对抗新技术,装备故障诊断技术。刘志斌,男,硕士,工程师,研究方向:电子对抗装备维护保障。毕洋舰,男,硕士,工程师,研究方向:电子对抗装备的维护与保障。

TP391

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.03.002