| 标题 | 基于GJB6600的自主可控IETM浏览平台研究 |
| 范文 | 吴家菊 李龚亮 蒙立荣 余容 马永起 朱行林 摘 要： 分析基于GJB6600的交互式电子技术手册（IETM）浏览使用需求基础上，提出基于GJB6600，满足国家安全保密要求的自主可控IETM浏览平台框架及软件实现技术架构。在自主可控IETM浏览平台框架和技术架构的基础上，依据IETM浏览需求及国家安全保密要求进行IETM浏览平台功能设计。将装备维护使用过程中的各种数据有机结合，形成较强交互功能的数字化手册；采用国产安全数据及固定关系模式存储手册数据；将3D技术与手冊数据有机融合实现虚拟维修培训；采用Web Service技术预留与其他信息系统接口，为IETM智能化集成提供基础；采用平台无关的J2EE及Ajax技术实现IETM浏览实现；采用Lucene技术实现IETM知识的智能化检索使用。该IETM浏览平台已在多个型号的IETM系统中使用，其安全性、界面友好性、图文交互性及通用性得到了验证。 关键词： 交互式电子技术手册； 浏览平台； 自主可控平台； GJB6600 中图分类号： TN915.08?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 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 交互式电子技术手册（Interactive Electrical Technical Manual，IETM）是武器装备技术资料信息化的重要组成部分。IETM浏览使用的主要任务是管理、查询、提取、显示装备技术资料信息，并提供交互功能，辅助装备维修保障及训练工作开展。IETM涉及到武器装备核心技术资料，信息安全事关国家战略全局，IETM浏览软件的安全防护尤为重要，安全的基石一定要落实在“自主可控” [1]。IETM浏览平台是IETM发挥维修保障作用的载体，满足标准、提升IETM的使用交互体验性、解决IETM应用过程中的安全保密问题、全自主可控，是我军装备IETM面临的主要问题。 IETM浏览平台的自主可控、安全保密能力，对提高IETM的信息安全整体水平具有重要的意义。IETM浏览平台的设计与实现应充分体现IETM维修保障效能，包括表现方式多样化、交互功能强、查询方便、易于远程访问、便于与其他系统集成形成智能化知识支撑等[2]。 1 GJB6600 IETM以美国的MIL?PRF?87268/87269 和欧洲的ASD/AIA/ATA S1000D标准为代表，GJB6600标准是在以欧洲S1000D 标准为蓝本，在样式显示上引进美军标准，结合我国实际情况编制的，包括总则、数据模块编码和信息控制编码、模式和数据字典4个部分。GJB6600统一了我军IETM 创作和使用的顶层要求，数据模块的数据结构和技术信息的编码定义等内容，对于加快我军IETM技术在信息化维修保障中的推广和应用具有重大指导意义[3]。GJB6600继承了S1000D的数据模块和公共资源库两个通用核心思想，IETM浏览使用对数据、交互操作及显示方面提出具体需求。 1.1 数据需求 S1000D 4.0数据类型已增加至17种，对数据模块的类型划分非常细致[4]，以我国目前的国情来说，其中的某些模块并不适用，因此GJB6600将数据模块的类型裁剪为8类，具体包括描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程类数据信息[5]。各类数据模块信息通过发布物模块（Publication Model，PM）进行组织及展示。同时IETM在使用过程中还会产生一些意见、备注、历史记录等数据。因此IETM浏览平台的数据需求是实现文字、表格、图形、图像、动画、音频和视频等多种格式，以PM为组织核心的描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程类装备技术数据的校验、上传、存储、管理及显示。 1.2 交互需求 IETM交互需求主要是指用户能通过对话框等多种方式与系统进行交互，便于信息的获取。具体的交互需求是用户通过操作浏览平台界面上功能项图标对IETM进行交互阅读，具体包括出版物、导航、搜索、历史记录、意见、备注、书签、适用性、图文、三维动画与操作描述等交互需求。 1.3 显示与控制需求 IETM显示与控制需求包括登录界面、主界面、DM基本信息、文本、段落、标题、列表、表格、图形、多媒体、适用性、链接、警告、注意和注的显示与控制需求，以及采用可随时定制的描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程类装备技术数据样式的显示与控制需求。 2 自主可控IETM瀏览平台框架 自主可控IETM浏览平台总体架构如图1所示。自主可控IETM浏览平台包括国产计算机硬件环境、国产服务器/客户端操作系统，国产应用服务器中间件，国产自主可控数据库、二维/三维技术插图浏览控件、身份认证中间件及自主可控构件化敏捷开发平台以及IETM浏览相关的安全保密、数据管理、交互操作及显示控制等。其中计算机硬件环境是基于龙芯、飞腾国产CPU芯片的国产计算机，如长城、曙光或浪潮等自主可控计算机。操作系统采用中标麒麟或者国防科大麒麟操作系统。数据库采用国产的金仓、达梦或者国家保密部门认证的国产安全数据库。二维/三维图形浏览控件采用自研的满足自主可控运行要求的dwg格式二维自主可控浏览控件及hps格式的三维图形浏览控件。身份认证中间件及开发平台都是本单位自研，满足自主可控计算环境的基础平台及构件。 3 软件技术架构 为了满足自主可控IETM浏览使用需求，方便网络及单机部署，IETM浏览平台软件采用B/S模式设计，J2EE MVC技术架构实现，软件技术架构如图2所示。 浏览平台技术架构分为视图层、控制层、业务层、数据访问层和数据库。其中，视图层使用到MiniUI，JSP，HTML，CSS和XSL等相关前端框架和技术；控制层使用开源MVC框架Spring MVC和Servlet；业务层封装了相关的公共类库、业务对象定义以及业务逻辑处理；数据库访问层使用的是Hibernate持久化框架。 4 软件功能设计 S1000D中详细描述了IETM浏览使用的功能，共11大类78种。GJB6600根据我国信息化发展的现状，规定了IETM的9大类23种基本功能，12类扩展功能。本文根据IETM的应用情况及国家安全保密要求，在GJB6600的基础上进行了相应功能扩展。IETM浏览平台提供了手册、目录、结构、查询、过滤等多种导航途径，技术数据以文字、图表、音频、视频、动画等多种形式出现在Web页面上，提供导航、图文、三维动画与文字、意见、备注、故障隔离、书签、历史记录、维修记录、全文检索等多种交互操作，提供8大类技术数据的显示样式控制，帮助装备保障人员完成具体的维修任务。 4.1 数据管理 IETM浏览平台的数据管理详细功能如图3所示，主要是进行IETM数据的标准符合性及正确性校验，对手册PM数据、DM数据及实体数据等进行管理。其中数据校验包括对PM数据、8类DM数据及实体数据进行校验。DM数据管理包括描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程8类装备技术数据的上传、删除、更新及查看。实体数据包括非结构化的图片、音频、视频、动画、二维技术插图、三维技术插图等IETM辅助描述文件数据，实体数据管理就是对这些图片、音频、视频、动画、二维技术插图、三维技术插图进行上传、删除、更新及查看管理。 4.2 交互操作 IETM浏览平台的交互操作功能如图4所示，主要实现IETM的交互式操作。详细功能包括出版物选择，导航、搜索、书签、交互诊断、历史记录、维修记录、适用性、意见、备注、光栅图、二维图、三维图、多媒体、打印等交互操作。 4.3 显示与控制 IETM显示与控制主要实现IETM浏览平台登录界面、主界面、导航界面的显示与控制，实现描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程类装备技术数据的DM基本信息、文本、段落、标题、列表、表格、图形、多媒体、适用性、链接、警告、注意和注的显示与控制功能，如图5所示，样式与数据分离，可随时定制。其中描述类DM的相关的DM基本信息、文本、段落、标题、列表、二维图形、三维图形、光栅图形、多媒体、适用性、链接、警告、注意、注、查看、过滤、上一步、下一步、DM目录、图标目录安全条件等作为显示与控制的基础对象，程序类DM显示与控制在此基础上增加初步要求显示控制对象，故障类DM在此基础上增加向导式故障诊断、故障流程图的显示与控制，维修计划类DM在此基础上增加维修计划全方位统计的显示与控制，图解零部件类DM在此集成上增加图文热点交互控制与显示与控制功能，过程类DM增加问答式流程显示与控制功能。 4.4 安全管控 GJB6600对IETM在安全管控的要求主要集中在登录认证、锁定及解锁方面。但是目前IETM浏览平台主要支撑军用装备的手册使用，大部分手册数据都涉密需要对手册数据进行进一步安全管控，实现数据安全控制。本软件在GJB6600的基础上，依据国家对信息系统的分级保护标准进行安全防护设计。IETM安全保密相关详细功能如图6所示，包括用户认证、系统管理、安全管理、审计管理、访问控制、密级标识、数据加密、防DOS攻击、防篡改、抗抵赖及完整性保护等功能。 其中用户认证根据手册数据的密级不同，包括用户名密码认证、证书认证及生理特征身份认证功能，在具体部署实施根据需要配置。系统管理、安全管理、审计管理分别由不同人员担任。系统管理实现系统运行的组织机构、用户、角色、功能及策略等配置及管理，安全管理实现系统安全策略的实施，包括用户角色授权、角色用户授权、功能角色授权、角色功能授权、角色策略授权、策略角色授权及审计策略配置等功能。审计管理包括审计日志的生成、删除、查看，审计信息查看及导出，服务器CPU、内存、硬盘状态监控等功能。系统管理及安全管理实现了角色、用户、功能的访问控制。数据访问控制在角色、用户、功能的访问控制的基础上实现具体功能的详细数据的行级访问控制，包括PM，SNS，DM及实体等数据的行级访问控制。密级标识实现各类涉密数据的密级标识。数据加密包括数据存储加密及数据传输加密。 5 实现关键技术 5.1 数据存储技术 GJB6600明确规定采用数据模块来组织管理技术质量信息。通常一个飞机型号的技术资料可能会产生成千上万的数据模块，船舶、导弹等可能会更多，面对数量如此巨大的XML文件，如何安全、有效的存储，高效可控地查询XML数据是一项非常重要的问题。基于Schema 的XML文件常规的存储方式包括文件方式、固定关系模式存储（将元素和属性作为关系数据表及字段关系数据库）、整个XML文档数据库存储方式三种[6]。考虑到存储的安全性和有效性以及高效可控的智能查询需求，采用改进固定关系模式存储[7]方式，选用国产混合型安全数据库，数据模块的标识与状态通用信息采用关系数据库字段方式存储，内容信息采用国产混合性安全数据库的特有文件存储字段MIME进行存储，同时将部分用于查询统计计算的信息如维修计划信息、技术信息资源、图解零部件等信息在采用MIME以文件方式存储的同时进行结构化，便于智能化统计分析，整个数据库进行加密，访问时将数据库解密到内存中依据权限控制通过临时文件方式可控访问，访问完成后即时清除内存临时文件。 5.2 数据交互显示控制技术 数据交互显示控制包括数据的交互控制与显示控制两个方面，其中数据的交互控制包括XML数据、关系数据库数据与二维技术插图、三维模型等的交互显示控制。本平台采用XML DOM[][]操作技术实现各类DM的xml数据、关系数据库数据与cgm，svg，dwg格式的二维矢量图的热点交互控制与操作。二维矢量图的制作可采用IsoDraw，CorelDraw，Adobe Illustrator以及本单位自研的CAEPDwgDraw等进行制作。采用Opengl，XML DOM技术实现wrl，hps格式三维模型的交付控制。显示控制采用XSL+CSS技术实现描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程类等GJB6600定义的8类数据模块及属性、元素布局与显示控制。 5.3 智能检索技术 IETM浏览平台采用数字化形式存储结构化关系数据、文档、图片、音频、视频、二维模型、三维模型等IETM数据。IETM智能化检索除了能按照装备系统、子系统、设备的层次结构目录直接访问技术信息以外，还应提供关键词检索、自定义逻辑检索、全文检索、跨库检索、上下文检索，以及适用性过滤等检索功能。本平台采用基于Lucene[8]的全文检索技术，中科院的中文词典作为分词词典，改进中文分词方法结合关系数据库检索方法实现IETM的职能化检索。 5.4 Web Service技术 Web Service[9]是一个自包含、自描述、模块化的应用程序标准机制，是一种基于透明标准体系的组件化松散耦合技术，其目标是实现不同系统间跨平台、跨编程语言的可互操作性。其技术特点为：互操作性、通用性、易实现性、广泛的支持性以及良好的封装性等。Web服务核心技术体系包括：XML，WSDL，SOAP，UDDI。IETM浏览平台采用Web Service技术实现数据校验、数据管理、导航、搜索、书签、交互诊断、历史记录、维修记录等功能，对外提供集成接口，可与装备综合保障信息系统、MRO系统以及装备装置故障检测设备等集成，实现智能化的故障诊断、处理及实物装备预防性维修、损伤性维修管理。 5.5 交互式三维虚拟技术 为了实现交互性并提高培训效果，可摒弃传统视频方式而采用三维虚拟技术构建装备虚拟场景，具体技术包括三维图形渲染技术、模型解析技术、模型控制与动画实现技术，动画步骤热点生成与控制技术，通过Open GL[10]，XML DOM等技术实现结构化数据与模型的交互控制与展示。 5.6 图形化故障隔离引导技术 传统故障隔离采用分步操作回答问题以及跳转等方式，引导用户按步骤完成故障诊断。该方式无法向用户展现故障隔离操作的全貌，另外用户也不能跳过不想执行的操作环节。本平台采用mxGraph绘图技术根据操作步骤间的跳转关系自动生成故障隔离流程图，当用户选中图中某个环节时，系统自动显示当前环节的操作内容，以及以前操作环节内容，实现故障隔离流程图的同步绘制与操作过程图形化引导。 6 平台实现 平台采用J2EE MVC技术架构，Java和JavaScript编程语言，国产安全数据库SCGRS及金仓，国产应用服务器东方通及金蝶，使用IE，firefox，Chrome瀏览器，满足GJB6600标准及国家安全保密要求，在国产芯片、国产操作系统及国产计算机上运行。采用 Ajax 技术构建动态目录树，综合了常规静态目录树页面无需刷新和动态目录树响应速度快的优点。Ajax不仅仅包括JavaScript 和XML，还包括了HTML，XHTML，DOM，CSS，XSTL，XMLHttpRequest等技术。通过Ajax 可以使用JavaScript 语句来调用XMLHttpRequest 对象直接与服务器进行通信，可在不重载页面的情况下与服务器交换数据[11]。软件开发在Eclipse工作平台采用Java语言进行。 7 结 语 本文提出的基于GJB6600满足国家安全保密要求的自主可控IETM浏览平台框架及软件实现技术架构很好地解决满足标准、提升IETM的使用交互体验性、解决IETM应用过程中的安全保密问题、全自主可控问题。IETM浏览平台的功能也依据IETM使用中不断提升的需求，在GJB6600要求9类基础上进行了针对安全管控、易用性、智能化、交互操作、集成化等方面进行大量扩展。系统采用Web Service技术标准，整个系统具有开放性、实时性，为IETM与其他系统集成智能化服务提供条件。采用本文设计的 IETM 浏览平台已在3种型号的IETM系统中使用，系统界面友好，显示样式规范，浏览使用，交互功能强，支持矢量智能图形及交互式三维模型技术，系统安全可靠，信息安全可控。下一步将在IETM大数据量性能提升以及智能化服务方面开展研究工作。 参考文献 [1] 申龙哲，薛军.对我国自主可控信息安全的思考与实践[J].信息安全与技术，2014（10）：13?15. 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