基于Android系統的IETM閱讀器研究與設計

王 凌，馬 超，王南松

(上海精密計量測試研究所，上海 201109)

0 引言

近年來，我國武器裝備的系統性和復雜性程度越來越高，對武器裝備綜合保障提出了更高的要求[1]。交互式電子技術手冊(interactive electrical technical manual，IETM)具有易于操作、便于理解、搜索高效、更新簡便、安全可靠、數據可重用等優勢，能輔助武器裝備培訓、訓練和維護維修，已成為裝備綜合保障中有效工具和手段之一，受到了廣泛關注和研究[2]。IETM采用通用的數據格式存儲技術資料，并加載在適當的硬件中。IETM交付物框架如圖1所示。

用戶根據不同的作戰使用環境要求，選擇適應的IETM配套硬件。如在野外作戰條件下，需要使用具有三防功能的加固型便攜式計算機以滿足惡劣的環境條件；在技術室內采用普通計算機便可滿足教學培訓需求；而在日常裝備訓練或維修時，更傾向于使用輕便的平板電腦進行裝備的學習、操作、表單記錄、故障定位與維修等。因此，IETM軟件部分對于硬件的適應性十分重要。目前，IETM的閱讀器大多基于Windows系統開發，較適用于便攜式計算機或臺式機上，因此本文提出了基于Android系統的IETM閱讀器的設計方法，開發出能在Android操作系統上瀏覽和使用的IETM，進一步拓展IETM的應用范圍、豐富IETM展現形態，使其更符合用戶使用習慣。

圖1 IETM設備組成圖

1 必要性分析

平板電腦已成為當今主流的硬件產品，它輕薄、便攜的優點是普通筆記本、加固型計算機以及臺式計算機等硬件無法比擬的，平板產品的使用頻率和受歡迎程度已經逐步趕超筆記本電腦，成為日常生活中不可缺少的電子產品[3]。目前，大部分IETM基于Windows系統進行開發，適用于臺式計算機、筆記本等裝載Windows系統的硬件。若將此類IETM直接應用于平板，會產生界面適應性差、操作不簡便、使用方法不符合用戶使用習慣、視頻或三維仿真卡頓等問題，嚴重影響IETM的使用體驗。由此，設計一款適用于平板的IETM閱讀器尤為重要。

Android系統作為平板電腦中的主流操作系統之一，具有應用廣泛、開放性強、運算能力高、開發成本低、開發方式簡單易學等特點[4]。

基于Android系統開發的優勢在于：

1)它是平板電腦的主流系統，更符合平板的操作使用習慣。

2)軟件開發成本和硬件成本相對較低。目前主流的開發平臺為Google免費提供的Android Studio，基于Android系統的終端價格低廉，硬件和軟件獲取途徑便捷。

3)Android系統正成為物聯網標準操作系統，可以實現顆粒度感知。基于Android系統的IETM，以后可以結合物聯網技術，各類裝備信息等可以實時匯集到手持終端，擴展了IETM的感知能力。

4)Android系統開放性強，可以與其他信息系統集成，如遠程專家系統等，對今后IETM從4級向5級邁進。

5)Android系統終端硬件的計算能力也很強大，能將采集到的各類文字、音視頻、三維仿真等素材進行處理。

6)便于用戶使用和知識的累積。基層官兵只需單手手持IETM，即可根據IETM中的內容對裝備進行操作、維修，也能在現場及時記錄故障和維修信息，以便信息的采集。

因此，順應時代地發展，研發基于Android的IETM閱讀器，能更適應使用者的操作習慣，便于IETM功能和結構的拓展，滿足使用者需求。

2 總體架構設計

IETM軟件部分主要由數據和閱讀器兩部分組成。數據部分主要為DDN(Data Dispatch Note)包，DDN包中包括了所有的DM(Data Module)、PM(Publication Module)、圖片、視頻、三維、業務規則等基礎數據。其中，DM、PM、業務規則等數據是按照S1000D標準或GJB6600標準規定的Schema制作而成的XML文件，即使采用不同的數據制作平臺，只要符合統一的標準，則產生的數據內容理應是相同的。因此，數據部分不在此處多做研究。而閱讀器部分是將DDN包數據內容轉換為用戶可觀看、可操作的軟件系統，它完全依賴于用戶所使用的操作系統，基于不同的操作系統，IETM閱讀器的設計和開發方式是完全不同的，這部分為本文的研究重點。

2.1 流程架構設計

基于Android系統的IETM制作流程如圖2所示，首先在數據制作平臺中，對DM、圖片及多媒體、PM、基礎數據、業務規則進行編輯和管理，并按照選用的標準對這些數據進行校驗，保證其正確性。這些數據存儲在CSDB(common source data base)中[5]，最終的IETM數據均從CSDB中導出，并形成DDN數據包，傳遞給IETM閱讀器。IETM閱讀器可對導出的符合標準格式的DDN包進行解析，并將其以一定的方式展現，最終發布成滿足特定功能及安全性的APK安裝包。將APK安裝包導入相應的Android系統硬件中，安裝后便可生成IETM手冊。

圖2 基于Android系統IETM使用流程設計圖

2.2 邏輯架構設計

IETM閱讀器的邏輯架構設計為：用戶首先通過登陸模塊輸入用戶名和密碼(或通過手勢、指紋)登陸到系統中，驗證用戶身份后根據用戶的角色信息判斷用戶為管理員用戶或普通用戶，按照角色不同，閱讀器顯示不同的權限及安全管理模塊；登錄后，閱讀器提取DDN數據包，并根據采用的GJB6600或S1000D標準模式對相關XML文件進行解析，分析出IETM的BOM結構樹、出版物數據模塊結構樹、數據模塊標識和內容信息等；然后對用戶的密級權限進行判斷，只顯示等于或低于用戶密級的且允許查閱的數據內容。通過閱讀功能模塊，將XML文件轉化為可用戶閱讀的界面，同時可展現圖片、視頻等多媒體，并對多媒體進行操作。具體邏輯架構設計如圖3所示。

圖3 Android閱讀器邏輯架構設計圖

3 具體功能模塊設計

基于Android系統的IETM閱讀器的功能主要分為三大部分，分別是權限及安全管理功能、IETM閱讀相關功能以及其他輔助功能，可與GJB6600的基本功能和擴展功能對應。

3.1 權限及安全管理功能

權限及安全管理功能主要分為用戶管理、密碼管理、注銷/登出，詳細的功能如圖4所示，圖中灰色部分的功能只限于管理員賬戶。用戶管理功能(管理員功能)是對登錄IETM的所有人員進行管理和控制，包括注冊新用戶、為用戶設置密級和瀏覽權限、刪除已存在的用戶等。其中，為用戶設置密級和權限后，用戶瀏覽的數據內容會受到限制，只能瀏覽等于或低于自身密級、且被允許訪問的PM和DM數據內容。密碼管理考慮到安全問題，對密碼的復雜程度和長度進行設置(管理員功能)；提供允許用戶修改自身賬號登錄密碼的功能，修改密碼時需要確認舊密碼和新密碼，修改密碼后，退出登錄，并返回登錄界面，提示用戶重新登錄；當忘記密碼時，需進行一系列驗證后，方可重置密碼；另外，除了采用用戶名和密碼的登錄驗證方式之外，還可通過設置手勢密碼進行登錄，手勢密碼可取消，當用戶忘記手勢密碼時，可通過普通密碼驗證進行重新設置。注銷是指用戶退出當前的IETM操作界面，回到登錄界面；登出是指用戶關閉當前的IETM操作界面，完全退出IETM。

圖4 權限及安全管理功能設計

3.2 IETM閱讀功能

IETM閱讀功能主要通過一定的樣式展示數據內容，詳細的功能分布如圖5所示。IETM閱讀功能包括了展示PM、展示DM、展示多媒體、添加書簽、平臺中英文切換這五大部分。展示PM是將存有PM信息的XML文件進行解析，將PM中的手冊分類、裝備層次結構劃分通過結構樹的方式進行展現，形成裝備介紹手冊、操作使用手冊、維護保養手冊、故障檢修手冊、零備件手冊、工具手冊、功能圖冊等目錄樹和裝備BOM結構樹。展示DM是根據選用的標準，如GJB6600、S1000D等，根據標準中的Schema要求進行XML解析，展現描述類、操作類、程序類、故障類、維修計劃類、圖解零件類、過程類、接線類等類型的數據模塊，實現程序類中的步進瀏覽方法、故障類中的人機問答模式、圖解零部件類的熱點圖表雙向鏈接等功能；按數據模塊的內容信息，又可分為段落、標題、列表、表格、鏈接、警告、注意、注、步驟、前置條件、結束條件等字段，不同的字段也有相應的顯示方式，如警告、注意字段能夠自動彈出醒目的對話框，確保該信息被閱讀。展示多媒體是通過插件查看圖片、視頻和三維仿真等，并可對其進行一定的操作：如圖片可以實現放大、局部放大、縮小、旋轉、全屏顯示、對圖片進行標注等；視頻可以執行播放、暫停、重新開始、快進、慢進、設置播放時間位置、音量控制、全屏或固定區域內播放等操作；三維仿真可以實現放大、縮小、旋轉，或動態顯示機構運動、零件拆卸等過程，以及實現一定的交互操作。書簽功能主要讓用戶在閱讀時，將指定的數據模塊添加為書簽，用戶可以編輯、刪除自己創建的書簽，雙擊書簽列表記錄可以快速定位到書簽標記的數據模塊內容，提高閱讀效率。中英文切換功能可將閱讀器進行中英文轉換，以適應軍貿裝備出口的要求。

圖5 IETM閱讀功能設計

3.3 其他輔助功能

IETM閱讀器除了權限及安全管理功能和基本的閱讀功能以外，還設計了一些常用的輔助功能，包括備注及意見管理、內容檢索、維護任務提醒、訪問記錄查詢、維修信息錄入等功能，詳細的功能分布如圖6所示。備注及意見管理主要實現備注及意見的添加、刪除、查看和導出，讓用戶在閱讀IETM內容時，對當前瀏覽的數據模塊或IETM整體內容有修改意見或閱讀心得、想法時，可對數據模塊內容、數據模塊各類展現形式、系統功能等添加備注和意見。內容檢索功能分為全文檢索和精確搜索兩部分：全文檢索針對整個IETM手冊進行關鍵字的模糊查詢，通過對話框輸入需要查找的字符或短語，對IETM中所有文字信息進行查找，并列表顯示查找結果，通過該列表鏈接到相應的技術內容；精確搜索可以根據型號、數據模塊類型、裝備的物理結構等查詢條件進行條件組合(布爾運算)來精確搜索定位技術內容。維護任務提醒功能可以添加維護維修任務、刪除任務、實現任務的提醒，對到期需要進行維護的項目進行彈窗提示，并通過列表顯示所有即將實施的維護項目，通過點擊具體項目，可鏈接跳轉至具體維護方法指導。維修信息錄入功能可將日常裝備的維護、故障和維修情況進行記錄，包括新的故障案例、維修方法、維護過程中采用的備件、工具、耗材等信息，并導出形成通用格式的數據包發送給裝備承研單位，便于對裝備的維護保養數據和維修數據進行健康性進行分析。訪問記錄功能記錄了當前用戶登錄時間、登出時間、瀏覽IETM的內容和順序、進行的用戶操作等。

圖6 其他輔助功能設計

4 實驗結果與分析

早期，開發在Android系統下運行的APP主要通過Eclipse和基于Eclipse的ADT進行代碼的編寫，但Eclipse是為JAVA工程而生的開發平臺，并非專門用于Android，所以有一定的先天不足。2007年11月，Google正式發布Android平臺，于是有了適用于Android系統開發的Android Studio應用開發環境。在Android Studio環境上開發，可以調用封裝好的方法，為開發提供更多方便。IETM閱讀器基于Android Studio環境上開發，在開發IETM閱讀器前，要進行最新版本SDK和JDK的安裝。

IETM閱讀器主要方法及其功能如表1所示。

表1 IETM閱讀器方法設計

1)SplashActivity：主要顯示登錄首頁畫面，比如IETM內容的主題、生產商logo、廣告等；

2)ChoiceLoading：為登錄界面，可通過用戶名及密碼登陸、忘記密碼、重置密碼等，也可切換到手勢登錄；

圖7 登陸界面

3)FirstActivity：讀取存儲卡中的文件，獲取文件密級信息，加載PM列表并顯示為結構樹；

圖8 PM列表示意圖

4)LockActivity：通過手勢的方法登錄系統；

5)Reset_gesture_password：輸入原手勢密碼后，可重置手勢密碼，手勢密碼重置需經確認；

6)LockOnActivity：匹配用戶手勢密碼，判斷是否可以登錄；

7)ShouShiActivity：手勢管理界面，可添加或刪除手勢；

8)LockOffActivity：取消手勢登錄，只能通過用戶名密碼方式登錄；

9)ContentActivity：顯示所有內容：如圖9所示，最左側為菜單欄，中間為導航樹，最后邊為內容顯示區；

圖9 內容界面示意圖

10)ShanChuActivity：管理員可刪除登錄的用戶；

11)RegisterActivity：管理員可創建新用戶，設置新用戶的用戶名及初始密碼；

12)ChangePasswordActivity：修改用戶密碼，在確認原密碼正確后，可修改當前用戶的登錄密碼；

13)SafeActivity：設置密碼的長度和復雜度，復雜度是指是否需要包含數字、字母大小寫、特殊字符等；

圖10 密碼口令安全設置界面

14)CaptureActivity：掃描二維碼信息，解析二維碼信息，并判斷是否與故障代碼相匹配，顯示匹配的故障信息和故障定位方法；

15)MaintenanceSchedule：顯示維護計劃界面，添加維護的初始時間，根據維護項目檢查表，對維護計劃進行逐條提示，并可連接到相應的維護項目。

圖11 維護計劃界面

各方法間的調用關系如圖12所示。

圖12 各方法間的調用關系圖

5 總結與展望

IETM作為當代大型武器裝備綜合保障行之有效的手段之一，在裝備培訓、維修、訓練等環節起到了良好的輔助作用，在全軍中也已逐步推廣應用[9]。如何研制出能用、好用、適用的IETM是我們需要研究的方向。順應此需求，本文提出了基于Android系統的IETM閱讀器的技術框架設計，并在滿足GJB6600基本功能的基礎上又實現了部分擴展功能，更符合平板的操作習慣，以滿足部隊用戶在不同訓練和維修場景下的使用需求，有效拓寬了IETM的應用范圍，使IETM更具有可用性、實用性和易用性，為裝備的訓練、使用和保障活動提供了有效的技術支持。后續，IETM閱讀器將在接口集成、智能交互等方面開展研究工作，進一步提高武器裝備綜合保障效率和效益[10]。