雷达维修三维交互式电子技术手册设计研究

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(1.中国电子科技集团公司第三十八研究所，安微 合肥 230088；2.中机生产力促进中心，北京 100044)

雷达维修三维交互式电子技术手册设计研究

雷鸣1，程五四1，张红旗1，张苹2，张晓璐2

(1.中国电子科技集团公司第三十八研究所，安微 合肥 230088；2.中机生产力促进中心，北京 100044)

针对雷达维修信息种类多、可阅读性差的问题，提出了利用可嵌入式平台将3D技术融入在手册设计的方法，并阐述了3D-IETM设计流程、功能实现及模块组成，开发了三维交互式电子技术手册设计软件。

雷达维修；三维交互式电子技术手册；可嵌入式平台；手册设计软件

0 引言

传统的雷达维修技术手册，多数以纸质文件或简单的电子文档交付给用户。但随着雷达体制的不断创新，系统日益复杂，维修难度不断加大，造成纸质技术手册数量急剧增加，给维修手册的设计、分发、使用、维护和保存带来了许多困难。针对传统纸质技术手册的弊端，美军在20世纪70年代初就提出了交互式电子技术手册(IETM)的解决方案，将复杂的技术手册、操作文档等纸质技术信息转化为数字化信息并进行有序组织，使其能够使用计算机或其他电子设备显示阅读。早期的IETM多数是通过文字描述加工、装配、使用和维修过程，并获取CAD环境下产品零部件的三维图形、装配图、爆炸图等图片或产品的音频、视频等数据，以增加描述的直观性，最后将各种类型的数据进行组织整合，生成设计手册并打印装订成册，分发给制造、装配、使用和维修人员。交互式电子技术手册的出现克服了传统的维修保障手段带来的不足，大大提高了武器装备在各种环境下的维修保障水平[1]。但随着CAD技术和3D显示技术的快速发展，IETM有了新的功能和含义，很多企业对直接利用三维CAD模型来设计交互式电子技术手册的方法进行了研究，提出了三维交互式电子技术手册(3D-IETM)的概念。3D-IETM是在IETM的基础上添加了3D技术元素，能够实现在三维空间中对三维模型的交互式操作，以及面向应用的模型视图自动更新能力，属于第4级的IETM[2]。在此，通过对IETM标准体系的研究，提出了3D技术容器式嵌入方法，开发了雷达维修三维交互式电子技术手册设计软件(RM-IETM)。

1 3D-IETM设计

3D-IETM设计方法为“容器式嵌入”方法，即将各类雷达维修工程数据信息分为3D信息和传统信息，然后将对应的不同类别信息放置在不同的“容器”中。基于这种思想，将软件开发成一个信息的容器，能够支持不同类别信息的储存和显示。3D-IETM设计流程如图1所示。3D-IETM的设计包括3个工作阶段，即资料准备阶段、设计阶段和应用阶段。

图1 3D-IETM设计流程

a.资料准备阶段。雷达设计人员建立可视化的三维模型以及维修场景，并基于Pro/E软件平台，完成一系列视图、标注、机构运动和动画等的制作，用于对雷达产品的运动演示、装配、使用和维修进行指导；雷达维修人员提供各类维修工程数据，包括维修照片、图像、表格、文字、视频和音频等[3]。

b.设计阶段。手册设计人员获得前期的数据输入，通过雷达维修三维交互电子手册设计软件，以目录树的形式，将这些素材与文字、图片等元素集成，进行手册目录、页面信息以及模型关联组织等手册设计工作，并保存手册设计工程文件中。

c.应用阶段。将设计阶段的设计手册信息转换为HTML文件和轻量化的模型，并在应用端通过IE浏览器显示设计手册的目录树、页面和三维模型，用户、工人和维修人员通过IE浏览器快速查找所需的页面，对模型视图进行实时交互，了解雷达维修技术内容。

2 平台实现功能

基于3D-IETM设计方法，开发了雷达维修三维交互式电子技术手册设计软件，能够实现雷达三维模型与各类传统维修工程数据的集成表达。其主要功能如下所述。

a.实现多种维修工程数据的输入。雷达维修过程中的多种工程数据，包括文字、表格、图像、音频、视频、动画、机构运动和三维模型等，能够实现其输入及集成显示。其中，三维模型的输入，能够实现通用模型数据的导入，包括 3DMax，AutoCAD等多种轻量化异构数据的直接或间接导入。

b.实现多元化的信息表达方式。三维模型数据导入过程中保留其材质信息、贴图坐标、灯光效果与数据结构等信息，并在软件平台中显示，采用鼠标点选、键盘控制等交互操作手段来实现人性化的信息获取和流程控制，并实时响应用户操作，达到良好的演示效果。

c.固化某典型雷达维修过程。针对某典型雷达，搜集整理常见雷达故障及故障维修处理方法，固化其过程，利用多种工程数据来展现维修过程。

d.实现结构化数据的管理及查询。为了实现手册内容的快速检索和查询，对各类工程数据进行结构化管理。

e.各类信息模板的定制。对雷达维修过程中的各类信息，如起重设备、维修工具、人员配置、工艺卡片和工艺规程等定制模板。

f.实现电子手册的发布及浏览。将Pro/E设计结果快速发布成三维交互电子手册。应用该软件，能够面向产品全生命周期的需要，通过树形目录结构，对各种用于指导产品制造、使用和维护的信息(包括文字、图片、动画和模型视图)进行集成，并脱离产品模型的设计环境，发布和显示这些信息。

3 平台模块组成

RM-IETM主要包括工程管理、目录树管理、页面管理、手册发布和手册浏览5个功能模块，如图2所示。

图2 RM-IETM设计软件功能模块

软件分为6个部分：手册目录树、检索和索引页面、功能菜单、页面组、页面编辑区和可交互三维模型区。

a.手册目录树。以树状的方式，将发布工程中包含的Pro/E产品设计相关结果和文件组织起来，通过对目录树的操作，实现内容的添加、删除和修改等。目录树是三维设计手册环境中输入和浏览手册信息的基本结构，也是三维设计手册模型的基本组织形式，其数据逻辑结构如图3所示。

b.检索页面和索引页面。提供对全部内容的检索和索引显示功能，根据工作内容(维修对象、维修资源和故障现象等)的不同，自动定位至相关的手册内容。

c.功能菜单。包括菜单栏和快捷按钮栏，实现系统全部操作功能。

d.页面组。对应树节点，用来管理节点的内容。每一页都可以在编辑区进行编辑浏览。

e.页面编辑区。让用户编辑与当前选中节点对应的内容。用户在“手册目录树”中选中节点，则“页面编辑区”显示当前节点的内容，用户可以对页面的内容进行添加、删除和修改等操作，包括Pro/E模型、装配过程动画、工艺图、仿真视频和NC文件等。

图3 目录树数据逻辑结构

f.可交互三维模型区。在脱离Pro/E环境的情况下，浏览Pro/E设计的三维模型，并与其进行实时交互，如缩放、旋转、拖拽、装配和维修过程演示，产品展示，NC加工过程回放等。

4 手册设计及发布

基于RM-IETM进行雷达维修三维交互式电子技术手册的设计和发布。设计过程主要包括工程文件的创建、三维模型的导入和维修资料的分类输入，包括文本、图片和动画文件等。

手册设计完成后，将手册转换成HTML格式，包括了关联性的数据和轻量化的Pro/E模型。发布后的手册可通过IE浏览器浏览手册全部内容。在Pro/E的动画文件可以与指定的页面相关联；发布后可播放这些动画，并进行暂停、单步和回放画面等实时交互操作。除此之外，对模型可进行缩放、旋转和拖拽，并选择缺省的关联视图方向、爆炸视图、位置、缩放比例和标注信息。

5 结束语

交互式电子技术手册是在装备保障现代化实施过程中的一项重要举措[4]。针对雷达传统维修存在的弊端，提出了3D技术容器式嵌入方法，即搭建交互式电子技术手册设计通用平台，能够承载文本、图片、三维模型、视频、音频和机构仿真动画等多种形式雷达维修信息。

[1] 张月雷.航空维修IETM关键技术研究和应用框架设计[D].南京:南京航空航天大学，2008.

[2] 李宗亮.基于S1000D标准的IETM系统技术研究[D].广东:广东工业大学，2006.

[3] 杨永建.面向民航设备维护的交互式电子技术手册系统研究[D].成都：电子科技大学，2009.

[4] 张丕宇，杜连勇，李胜光.交互式电子手册在装备全寿命保障中的应用研究[J].科技信息，2009(32):363-364.

Research on Design of Three-dimensional Interactive Electronic Technical Manualfor Radar Maintenance

LEIMing1，CHENGWusi1，ZHANGHongqi1，ZHANGPing2，ZHANGXiaolu2

(1.No.38Research Institute of CETC，Hefei 230088，China；2.China Productivity Center for Machinery，Beijing 100044，China)

Aim at poor readability and many varieties of radar maintenance，presents a method of implanting 3D display by embeddable platform，and elaborates design process，function realizing and modules constitution. Finally，the software of three-dimensional interactive electronic technical manual design is developed.

radar maintenance; 3D-IETM; embeddable platform; software of manual design

2014-06-05

国防基础科研重大项目(A1120131044)；国防技术基础计划资助项目(Z312012B001，B3120131100)；国家科技支撑计划课题(2012BAK28B02)

TP391; TN95

A

1001-2257(2014)10-0003-03

雷鸣(1963-)，男，江苏南京人，高级工程师，主要从事雷达结构总体设计工作。