基于GJB6600的自主可控IETM瀏覽平臺研究

吳家菊　李龔亮　蒙立榮　余容　馬永起　朱行林

摘 要： 分析基于GJB6600的交互式電子技術手冊（IETM）瀏覽使用需求基礎上，提出基于GJB6600，滿足國家安全保密要求的自主可控IETM瀏覽平臺框架及軟件實現技術架構。在自主可控IETM瀏覽平臺框架和技術架構的基礎上，依據IETM瀏覽需求及國家安全保密要求進行IETM瀏覽平臺功能設計。將裝備維護使用過程中的各種數據有機結合，形成較強交互功能的數字化手冊；采用國產安全數據及固定關系模式存儲手冊數據；將3D技術與手冊數據有機融合實現虛擬維修培訓；采用Web Service技術預留與其他信息系統接口，為IETM智能化集成提供基礎；采用平臺無關的J2EE及Ajax技術實現IETM瀏覽實現；采用Lucene技術實現IETM知識的智能化檢索使用。該IETM瀏覽平臺已在多個型號的IETM系統中使用，其安全性、界面友好性、圖文交互性及通用性得到了驗證。

關鍵詞： 交互式電子技術手冊； 瀏覽平臺； 自主可控平臺； GJB6600

中圖分類號： TN915.08?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）20?0037?05

Abstract： After analyzing GJB6600?based IETM browse demands， independent and controllable IETM browse platform frame and technology architecture realized by software are put forward， which are based on GJB6600 and meet the requirement of national security and confidentiality. On this basis， the IETM browse platform functions were designed according to IETM browse demands， and national security and confidentiality requirements. Various kinds of data during equipment maintenance and application are organically fused to form digitalization handbooks which have powerful interactive functions. The Chinese safety data and fixed relation mode is adopted to store IETM data， which is integrated with 3D technology to realize virtual maintenance training. The Web Service technology is adopted to reserve interfaces to other information systems， which provides basis for IETM intelligent integration. J2EE and Ajax technology irrespective of the platform are adopted to realize IETM browse. Lucene technology is adopted to realize IETM knowledge intellectualized search. The IETM browse platform has been used in many models of IETM system， and its security， friendly interface， figure and character interactivity， and universality have been validated.

Keywords： IETM； browse platform； independent and controllable platform； GJB6600

0 引 言

交互式電子技術手冊（Interactive Electrical Technical Manual，IETM）是武器裝備技術資料信息化的重要組成部分。IETM瀏覽使用的主要任務是管理、查詢、提取、顯示裝備技術資料信息，并提供交互功能，輔助裝備維修保障及訓練工作開展。IETM涉及到武器裝備核心技術資料，信息安全事關國家戰略全局，IETM瀏覽軟件的安全防護尤為重要，安全的基石一定要落實在“自主可控” [1]。IETM瀏覽平臺是IETM發揮維修保障作用的載體，滿足標準、提升IETM的使用交互體驗性、解決IETM應用過程中的安全保密問題、全自主可控，是我軍裝備IETM面臨的主要問題。

IETM瀏覽平臺的自主可控、安全保密能力，對提高IETM的信息安全整體水平具有重要的意義。IETM瀏覽平臺的設計與實現應充分體現IETM維修保障效能，包括表現方式多樣化、交互功能強、查詢方便、易于遠程訪問、便于與其他系統集成形成智能化知識支撐等[2]。

1 GJB6600

IETM以美國的MIL?PRF?87268/87269 和歐洲的ASD/AIA/ATA S1000D標準為代表，GJB6600標準是在以歐洲S1000D 標準為藍本，在樣式顯示上引進美軍標準，結合我國實際情況編制的，包括總則、數據模塊編碼和信息控制編碼、模式和數據字典4個部分。GJB6600統一了我軍IETM 創作和使用的頂層要求，數據模塊的數據結構和技術信息的編碼定義等內容，對于加快我軍IETM技術在信息化維修保障中的推廣和應用具有重大指導意義[3]。GJB6600繼承了S1000D的數據模塊和公共資源庫兩個通用核心思想，IETM瀏覽使用對數據、交互操作及顯示方面提出具體需求。endprint

1.1 數據需求

S1000D 4.0數據類型已增加至17種，對數據模塊的類型劃分非常細致[4]，以我國目前的國情來說，其中的某些模塊并不適用，因此GJB6600將數據模塊的類型裁剪為8類，具體包括描述類、程序類、故障類、維修計劃類、操作類、接線類、圖解零件類和過程類數據信息[5]。各類數據模塊信息通過發布物模塊（Publication Model，PM）進行組織及展示。同時IETM在使用過程中還會產生一些意見、備注、歷史記錄等數據。因此IETM瀏覽平臺的數據需求是實現文字、表格、圖形、圖像、動畫、音頻和視頻等多種格式，以PM為組織核心的描述類、程序類、故障類、維修計劃類、操作類、接線類、圖解零件類和過程類裝備技術數據的校驗、上傳、存儲、管理及顯示。

1.2 交互需求

IETM交互需求主要是指用戶能通過對話框等多種方式與系統進行交互，便于信息的獲取。具體的交互需求是用戶通過操作瀏覽平臺界面上功能項圖標對IETM進行交互閱讀，具體包括出版物、導航、搜索、歷史記錄、意見、備注、書簽、適用性、圖文、三維動畫與操作描述等交互需求。

1.3 顯示與控制需求

IETM顯示與控制需求包括登錄界面、主界面、DM基本信息、文本、段落、標題、列表、表格、圖形、多媒體、適用性、鏈接、警告、注意和注的顯示與控制需求，以及采用可隨時定制的描述類、程序類、故障類、維修計劃類、操作類、接線類、圖解零件類和過程類裝備技術數據樣式的顯示與控制需求。

2 自主可控IETM瀏覽平臺框架

自主可控IETM瀏覽平臺總體架構如圖1所示。自主可控IETM瀏覽平臺包括國產計算機硬件環境、國產服務器/客戶端操作系統，國產應用服務器中間件，國產自主可控數據庫、二維/三維技術插圖瀏覽控件、身份認證中間件及自主可控構件化敏捷開發平臺以及IETM瀏覽相關的安全保密、數據管理、交互操作及顯示控制等。其中計算機硬件環境是基于龍芯、飛騰國產CPU芯片的國產計算機，如長城、曙光或浪潮等自主可控計算機。操作系統采用中標麒麟或者國防科大麒麟操作系統。數據庫采用國產的金倉、達夢或者國家保密部門認證的國產安全數據庫。二維/三維圖形瀏覽控件采用自研的滿足自主可控運行要求的dwg格式二維自主可控瀏覽控件及hps格式的三維圖形瀏覽控件。身份認證中間件及開發平臺都是本單位自研，滿足自主可控計算環境的基礎平臺及構件。

3 軟件技術架構

為了滿足自主可控IETM瀏覽使用需求，方便網絡及單機部署，IETM瀏覽平臺軟件采用B/S模式設計，J2EE MVC技術架構實現，軟件技術架構如圖2所示。

瀏覽平臺技術架構分為視圖層、控制層、業務層、數據訪問層和數據庫。其中，視圖層使用到MiniUI，JSP，HTML，CSS和XSL等相關前端框架和技術；控制層使用開源MVC框架Spring MVC和Servlet；業務層封裝了相關的公共類庫、業務對象定義以及業務邏輯處理；數據庫訪問層使用的是Hibernate持久化框架。

4 軟件功能設計

S1000D中詳細描述了IETM瀏覽使用的功能，共11大類78種。GJB6600根據我國信息化發展的現狀，規定了IETM的9大類23種基本功能，12類擴展功能。本文根據IETM的應用情況及國家安全保密要求，在GJB6600的基礎上進行了相應功能擴展。IETM瀏覽平臺提供了手冊、目錄、結構、查詢、過濾等多種導航途徑，技術數據以文字、圖表、音頻、視頻、動畫等多種形式出現在Web頁面上，提供導航、圖文、三維動畫與文字、意見、備注、故障隔離、書簽、歷史記錄、維修記錄、全文檢索等多種交互操作，提供8大類技術數據的顯示樣式控制，幫助裝備保障人員完成具體的維修任務。

4.1 數據管理

IETM瀏覽平臺的數據管理詳細功能如圖3所示，主要是進行IETM數據的標準符合性及正確性校驗，對手冊PM數據、DM數據及實體數據等進行管理。其中數據校驗包括對PM數據、8類DM數據及實體數據進行校驗。DM數據管理包括描述類、程序類、故障類、維修計劃類、操作類、接線類、圖解零件類和過程8類裝備技術數據的上傳、刪除、更新及查看。實體數據包括非結構化的圖片、音頻、視頻、動畫、二維技術插圖、三維技術插圖等IETM輔助描述文件數據，實體數據管理就是對這些圖片、音頻、視頻、動畫、二維技術插圖、三維技術插圖進行上傳、刪除、更新及查看管理。

4.2 交互操作

IETM瀏覽平臺的交互操作功能如圖4所示，主要實現IETM的交互式操作。詳細功能包括出版物選擇，導航、搜索、書簽、交互診斷、歷史記錄、維修記錄、適用性、意見、備注、光柵圖、二維圖、三維圖、多媒體、打印等交互操作。

4.3 顯示與控制

IETM顯示與控制主要實現IETM瀏覽平臺登錄界面、主界面、導航界面的顯示與控制，實現描述類、程序類、故障類、維修計劃類、操作類、接線類、圖解零件類和過程類裝備技術數據的DM基本信息、文本、段落、標題、列表、表格、圖形、多媒體、適用性、鏈接、警告、注意和注的顯示與控制功能，如圖5所示，樣式與數據分離，可隨時定制。其中描述類DM的相關的DM基本信息、文本、段落、標題、列表、二維圖形、三維圖形、光柵圖形、多媒體、適用性、鏈接、警告、注意、注、查看、過濾、上一步、下一步、DM目錄、圖標目錄安全條件等作為顯示與控制的基礎對象，程序類DM顯示與控制在此基礎上增加初步要求顯示控制對象，故障類DM在此基礎上增加向導式故障診斷、故障流程圖的顯示與控制，維修計劃類DM在此基礎上增加維修計劃全方位統計的顯示與控制，圖解零部件類DM在此集成上增加圖文熱點交互控制與顯示與控制功能，過程類DM增加問答式流程顯示與控制功能。

4.4 安全管控

GJB6600對IETM在安全管控的要求主要集中在登錄認證、鎖定及解鎖方面。但是目前IETM瀏覽平臺主要支撐軍用裝備的手冊使用，大部分手冊數據都涉密需要對手冊數據進行進一步安全管控，實現數據安全控制。本軟件在GJB6600的基礎上，依據國家對信息系統的分級保護標準進行安全防護設計。IETM安全保密相關詳細功能如圖6所示，包括用戶認證、系統管理、安全管理、審計管理、訪問控制、密級標識、數據加密、防DOS攻擊、防篡改、抗抵賴及完整性保護等功能。endprint

其中用戶認證根據手冊數據的密級不同，包括用戶名密碼認證、證書認證及生理特征身份認證功能，在具體部署實施根據需要配置。系統管理、安全管理、審計管理分別由不同人員擔任。系統管理實現系統運行的組織機構、用戶、角色、功能及策略等配置及管理，安全管理實現系統安全策略的實施，包括用戶角色授權、角色用戶授權、功能角色授權、角色功能授權、角色策略授權、策略角色授權及審計策略配置等功能。審計管理包括審計日志的生成、刪除、查看，審計信息查看及導出，服務器CPU、內存、硬盤狀態監控等功能。系統管理及安全管理實現了角色、用戶、功能的訪問控制。數據訪問控制在角色、用戶、功能的訪問控制的基礎上實現具體功能的詳細數據的行級訪問控制，包括PM，SNS，DM及實體等數據的行級訪問控制。密級標識實現各類涉密數據的密級標識。數據加密包括數據存儲加密及數據傳輸加密。

5 實現關鍵技術

5.1 數據存儲技術

GJB6600明確規定采用數據模塊來組織管理技術質量信息。通常一個飛機型號的技術資料可能會產生成千上萬的數據模塊，船舶、導彈等可能會更多，面對數量如此巨大的XML文件，如何安全、有效的存儲，高效可控地查詢XML數據是一項非常重要的問題。基于Schema 的XML文件常規的存儲方式包括文件方式、固定關系模式存儲（將元素和屬性作為關系數據表及字段關系數據庫）、整個XML文檔數據庫存儲方式三種[6]。考慮到存儲的安全性和有效性以及高效可控的智能查詢需求，采用改進固定關系模式存儲[7]方式，選用國產混合型安全數據庫，數據模塊的標識與狀態通用信息采用關系數據庫字段方式存儲，內容信息采用國產混合性安全數據庫的特有文件存儲字段MIME進行存儲，同時將部分用于查詢統計計算的信息如維修計劃信息、技術信息資源、圖解零部件等信息在采用MIME以文件方式存儲的同時進行結構化，便于智能化統計分析，整個數據庫進行加密，訪問時將數據庫解密到內存中依據權限控制通過臨時文件方式可控訪問，訪問完成后即時清除內存臨時文件。

5.2 數據交互顯示控制技術

數據交互顯示控制包括數據的交互控制與顯示控制兩個方面，其中數據的交互控制包括XML數據、關系數據庫數據與二維技術插圖、三維模型等的交互顯示控制。本平臺采用XML DOM[][]操作技術實現各類DM的xml數據、關系數據庫數據與cgm，svg，dwg格式的二維矢量圖的熱點交互控制與操作。二維矢量圖的制作可采用IsoDraw，CorelDraw，Adobe Illustrator以及本單位自研的CAEPDwgDraw等進行制作。采用Opengl，XML DOM技術實現wrl，hps格式三維模型的交付控制。顯示控制采用XSL+CSS技術實現描述類、程序類、故障類、維修計劃類、操作類、接線類、圖解零件類和過程類等GJB6600定義的8類數據模塊及屬性、元素布局與顯示控制。

5.3 智能檢索技術

IETM瀏覽平臺采用數字化形式存儲結構化關系數據、文檔、圖片、音頻、視頻、二維模型、三維模型等IETM數據。IETM智能化檢索除了能按照裝備系統、子系統、設備的層次結構目錄直接訪問技術信息以外，還應提供關鍵詞檢索、自定義邏輯檢索、全文檢索、跨庫檢索、上下文檢索，以及適用性過濾等檢索功能。本平臺采用基于Lucene[8]的全文檢索技術，中科院的中文詞典作為分詞詞典，改進中文分詞方法結合關系數據庫檢索方法實現IETM的職能化檢索。

5.4 Web Service技術

Web Service[9]是一個自包含、自描述、模塊化的應用程序標準機制，是一種基于透明標準體系的組件化松散耦合技術，其目標是實現不同系統間跨平臺、跨編程語言的可互操作性。其技術特點為：互操作性、通用性、易實現性、廣泛的支持性以及良好的封裝性等。Web服務核心技術體系包括：XML，WSDL，SOAP，UDDI。IETM瀏覽平臺采用Web Service技術實現數據校驗、數據管理、導航、搜索、書簽、交互診斷、歷史記錄、維修記錄等功能，對外提供集成接口，可與裝備綜合保障信息系統、MRO系統以及裝備裝置故障檢測設備等集成，實現智能化的故障診斷、處理及實物裝備預防性維修、損傷性維修管理。

5.5 交互式三維虛擬技術

為了實現交互性并提高培訓效果，可摒棄傳統視頻方式而采用三維虛擬技術構建裝備虛擬場景，具體技術包括三維圖形渲染技術、模型解析技術、模型控制與動畫實現技術，動畫步驟熱點生成與控制技術，通過Open GL[10]，XML DOM等技術實現結構化數據與模型的交互控制與展示。

5.6 圖形化故障隔離引導技術

傳統故障隔離采用分步操作回答問題以及跳轉等方式，引導用戶按步驟完成故障診斷。該方式無法向用戶展現故障隔離操作的全貌，另外用戶也不能跳過不想執行的操作環節。本平臺采用mxGraph繪圖技術根據操作步驟間的跳轉關系自動生成故障隔離流程圖，當用戶選中圖中某個環節時，系統自動顯示當前環節的操作內容，以及以前操作環節內容，實現故障隔離流程圖的同步繪制與操作過程圖形化引導。

6 平臺實現

平臺采用J2EE MVC技術架構，Java和JavaScript編程語言，國產安全數據庫SCGRS及金倉，國產應用服務器東方通及金蝶，使用IE，firefox，Chrome瀏覽器，滿足GJB6600標準及國家安全保密要求，在國產芯片、國產操作系統及國產計算機上運行。采用 Ajax 技術構建動態目錄樹，綜合了常規靜態目錄樹頁面無需刷新和動態目錄樹響應速度快的優點。Ajax不僅僅包括JavaScript 和XML，還包括了HTML，XHTML，DOM，CSS，XSTL，XMLHttpRequest等技術。通過Ajax 可以使用JavaScript 語句來調用XMLHttpRequest 對象直接與服務器進行通信，可在不重載頁面的情況下與服務器交換數據[11]。軟件開發在Eclipse工作平臺采用Java語言進行。endprint

7 結 語

本文提出的基于GJB6600滿足國家安全保密要求的自主可控IETM瀏覽平臺框架及軟件實現技術架構很好地解決滿足標準、提升IETM的使用交互體驗性、解決IETM應用過程中的安全保密問題、全自主可控問題。IETM瀏覽平臺的功能也依據IETM使用中不斷提升的需求，在GJB6600要求9類基礎上進行了針對安全管控、易用性、智能化、交互操作、集成化等方面進行大量擴展。系統采用Web Service技術標準，整個系統具有開放性、實時性，為IETM與其他系統集成智能化服務提供條件。采用本文設計的 IETM 瀏覽平臺已在3種型號的IETM系統中使用，系統界面友好，顯示樣式規范，瀏覽使用，交互功能強，支持矢量智能圖形及交互式三維模型技術，系統安全可靠，信息安全可控。下一步將在IETM大數據量性能提升以及智能化服務方面開展研究工作。

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