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2024年4月23日发(作者：利用随机函数rand生成10个整数)

第３Ｏ卷第３期　

飞　

Ｖｏ１．３０ＮＯ．３　

２０１０年　６月　

ＡＩＲＣＲＡＦＴ　ＤＥＳＩＧＮ　

Ｊｕｎ　２Ｏｌ０　

文章编号：１６７３—４５９９（２０１０）０３—００７２．０３　

便携式维修设备终端ＰＭＡ的研究　

赵玉婷，左洪福，潘绍松　

（南京航空航天大学民航学院，江苏南京２１００１６）　

摘要：针对民用航空维修领域中大量使用数字化信息的特点，研制了一款ＰＭＡ终端系统。该ＰＭＡ的系统平台　

由３２位ＡＲＭ处理器和嵌入式Ｌｉｎｕｘ构成，集成了ＩＥＴＭ的交互式查询、视音频信息采集、机载数据下载、故障分析　

与故障信息上传等功能。它具有操作简便、功能扩展性好等特点。　

关键词：携式维修辅助设备；嵌入式系统；交互电子技术手册　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ　ｏｆ　Ｐｏｒｔａｂｌｅ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　

ＺＨＡＯ　Ｙｕ—ｔｉｎｇ，ＺＵＯ　Ｈｏｎｇ—ｆｕ，ＰＡＮ　Ｓｈａｏ—ｓｏｎｇ　

（Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｃｏｌｌａｇｅ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＰＭＡ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｐｏｒｔａｂｌｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　

ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃｉｖｉｌ　ａｖｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ’Ｓ　

ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ＡＲＭ　ＣＰＵ　ａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ＯＳ，ｗｈｏ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅ　ｍａｎｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈ　

ａｓ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｑｕｅｒｙ　ｏｆ　ＩＥＴＭ，ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｖｉｄｅｏ　ａｎｄ　ａｕｄｉｏ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆａｕｌｔ　ａｎｄ　ｕｐｌｏａｄｉｎｇ　

ｆａｕｌｔ　ｃａｕｓｅ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｆｏｒ　ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｔａｂｌｅ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｉｄｓ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ；ＩＥＴＭ　

随着现代计算机技术的发展，近年来民航维修　

本文针对这些问题研究了一种体积小、安全性高、　

领域开始使用维修综合信息系统（ＩＭＩＳ），而便携式　操作简便、扩展性好的民航ＰＭＡ。　

维修辅助设备（Ｐｏｒｔａｂｌｅ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　Ａｉｄｓ）￣ｌＪ是该系　

统的核心组成部分。ＰＭＡ是在维修过程中使用的　

１需求分析　

便携式终端，它代替传统的纸型文件，提供数字化　

ＰＭＡ是一个具有特殊目的的信息处理设备，　

的维修技术手册中的数据、图表、程序以用于故障　

因此其系统组成要根据具体机型、航空公司现状、　

诊断和定位的依据，还能借助通信网络实现维修现　

具体功用进行改进。本文研制的民航ＰＭＡ通过访　

场与维修中心间的交互式远程诊断信息交互，以提　问交互式电子手册ＩＥＴＭ查询故障信息，获得维修　

高维修效率，缩短维修时间［１］。　方法；使用终端的视频音频采集模块，维修人员在　

但是ＰＭＡ的发展也面临着因技术不成熟造成　工作地点根据维修作业和装备现状可以实时地采集　

的性能下降、集成性较差、缺乏信息共享等问题。　图像获取维修数据，并通过远程传输使相关人员在　

收稿日期：２００９—０９—３０；修订日期：２０１０—０４—１７　

第３期　赵玉婷等：便携式维修设备终端ＰＭＡ的研究　７３　

作业期间能够接收详细的技术数据，还可以访问远　

示技术文档等。采用１５５３Ｂ总线技术，实现机载数　

据的下载，下载所得的数据并由专家系统进行诊　

程专家可以进一步对维修信息进行分析。另外它通　

过使用无线射频识别技术ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　

断。　

Ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ），能够确定发生故障备件的信息。　

功能模块　

ＰＭＡ系统模块分为维修数据层、维修应用层　

和人机交互层。维修数据层主要完成故障数据采集　

（包括视音频采集，飞机零部件的射频识别）和电子　

技术资料的组织存储等功能。维修应用层提供装备　

辅助维修的应用模块和程序，主要包括远程视音频　

协作维修、备件仓储信息查询和预订，交互式电子　

图２系统硬件框图　

技术资料浏览阅读和维修任务、维修记录的下载和　

硬件选型　

查看回。人机交互层可以向用户提供方便手动作业　视频采集部分采用了ｓＡＡ７１　１３Ｈ芯片，它是　

（信息接口交互界面）与非手动作业（穿戴式交互界　

Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的高性能视频Ａ／Ｄ转换芯片，其主要功　

面）交互手段，如软件界面、触摸屏等，如图１所　能是将摄像机输出的模拟视频信号进行放大、滤　

示　

波、Ａ／Ｄ转换、亮色分离和亮色处理，最终转换为　

ＰＭＡ便携式维修终端人机交互界面　

ＹＩⅣ＿４：２：２数字视频信号，并由后端的ＭＰＥＧ４编　

叵爱匦匝亟　

码芯（Ｇ０７００７ＳＢ）片进行压缩；音频采集芯片采用　

Ｍｏｔｏｒｏｌａ／ｚ｝司的１４０５２Ｂ，它采集到的音频信号转化　

ｌ远程音视频ｌ　Ｉ系统／零部件信Ｉ　ＩＩＥＴＭ阅ｌ　

为ＰＣＭ码，并送入Ｇ０７００７ＳＢ芯片内进行处理。事　

Ｉ协同维修ｌ　　ｌ息查询　Ｉ　Ｉ读器ｌ　

实上，它是一个模数转换设备，如图３所示。　

　ｌＩ码和传豢ｌ输ｌ　｛１ｍ……ＩＴＭ　Ｉ　Ｒ扫Ｆ描ＩＤ　助　数维字修软化辅件　

Ｉ视晋频设备Ｉ　接口　

图１　ＰＭＡ系统模块　

本文考虑到ＰＭＡ装置移动终端设备的计算处　

理能力和存储能力有限，ＰＭＡ硬件终端系统拟采　

用基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ的３层结构Ｂ／Ｓ模式。　

图３视音频采集模块　

２系统硬件组成　

本系统中采用ＰＨＩＬＩＰＳ公司的ＪＭＹ．５０２射频读　

写模块。此模块内嵌ＭＦＲＣ５００射频芯片。该ＲＦＩＤ　

系统硬件由基本功能和扩展功能两部分组成。　

识别模块利用了先进的调制和调解概念，并完全集　

３２位的嵌入式微处理器、存储模块、ＬＣＤ、触摸屏　成１３．５６　ＭＨｚ的所有类型的被动非接触式通信方式　

键盘属于系统的基本组成。其中考虑到该ＰＭＡ需　和协议；ＭＦＲＣ５００支持ＩＳＯＩ４４４３Ａ所有的层；内　

用于外场，工作环境比较恶劣，且需在露天使用，　部的发送器部分不需增加有源电路就能够直接驱动　

普通开发板和液晶屏难以满足需求。因此本系统采　

近距离操作。其天线的操作范围可达１００　ｍｍ；接　

用高亮度液晶屏，易于外场工作人员观察和操作；　受器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路用　

另外系统扩展功能部分有：视音采集设备、射频识　

于ＩＳＯ１４４４３Ａ￣容的应答器；信号数字部分主要处　

别设备ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ）、　

理错误检测奇偶ＣＲＣ；　

１　５５３Ｂ数据通信总线。其中ＲＦＩＤ是一种非接触式自　

１５５３Ｂ总线是美国空军电子子系统联网的标准　

动识别技术，近几年来，它在国防、航空航天等方　总线，是一种中央集权式的串行总线。１５５３Ｂ总线　

面已经得到了快速的普及与推广。　

具有以下优点：类似局域网结构；冗余容错能力；　

系统硬件框图见图２。数据通过键盘、图像采　支持“智能”远置终端；高可靠的故障隔离性能；　

集设备输入、经处理后在ＬＣＤ上显示，也可直接显　实时可确定性。本系统使用的总线芯片是ＤＤＣ公　

７４　飞机设计　第３０卷　

司的ＤＤＣ６４８４３，它提供了一种先进的总线控制体　

系，使其可以更灵活的安排消息时序，特别适合航　

天飞行器这类特殊场合应用的要求嘲。ＣＰＬＤ主要　

实现ＤＤＣ６４８４３和ＡＲＭ之间的时序及逻辑控制。　

者图形、查看关键词、在线索引等。可以根据信息　

提供者需要，自行扩展。　

专家系统采用自动诊断和维修向导两种模式。　

自动诊断模式是直接通过数据通信接口读入设备信　

息，由ＰＭＡ自动诊断和决策。维修向导模式是通　

过人机对话方式进行诊断，在向导方式提示下工作　

人员进行操作，并通过键盘或图像采集工具等输入　

３软件开发　

为了创建了一个更好的互连环境，降低开发的　

复杂度，使程序更容易修改，提高产品开发的速　

测试数据等信息，由ＰＭＡ进行故障诊断。专家系　

度，对本软件系统进行了分层。分为物理链路层、　

网络传输层、应用层。　

３．１选择操作系统　

比较Ｌｉｎｕｘ，ＷｉｎＣＥ等操作系统的经济性和通　

用性，本系统选用Ｌｉｎｕｘ作为操作系统，它是源代　

码开放的操作系统，其核心大小从几十ｌ（Ｂ到５００　

ｋＢ，整个嵌入式环境最小才１００　ｋＢ左右。与其他　

嵌入式操作系统相比，Ｌｉｎｕｘ具有源代码开放、支　

持所选的ＣＰＵ体系、移植性好、自身占用内存较　

少、系统稳定可靠、具有完善的ＧＵＩ（图形用户界　

面系统）、支持网络、可利用资源多等优点。　

３．２应用程序开发　

应用程序采用模块化结构，由基本功能模块、　

通用功能模块和专用功能模块三部分组成，如图４　

所示。其中基本功能模块实现系统与硬件相关的一　

些基本功能，由ＭｉｎｉＧＵＩ制作图形界面，结合　

Ｌｉｎｕｘ自带功能实现网络和设备管理等功能；通用　

功能模块完成一些通用软件功能，如在线帮助等；　

专用模块是该系统软件核心，主要包括远程视音频　

协作维修、浏览ＩＥＴＭ（交互式电子手册）进行故障查　

询、故障图像采集、备件仓储信息查询、维修任务　

的下载和查看等问。　

图４系统软件结构　

ＩＥＴＭ集成环境主要用来浏览和查询被测装备　

的交互式电子技术手册。将所有已存在的技术手册　

（包括纸张、图形等）转换成文字形态的电子档案，　

使用人员以滚动式文字窗Ｉ＝１和连接方式查看文字或　

统组成主要包括数据库、知识库和推理机３个部分。　

４结束语　

本文研发了一种基于嵌入式计算机技术的民航　

便携式辅助维修设备。该ＰＭＡ采用ＡＲＭ嵌入式模　

块、嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统、能够访问数据库以及　

专家系统，在嵌入式系统中实现了交互式电子技术　

资料浏览阅读、远程视音频协作维修、维修任务、　

维修记录的下载和查看等功能。　

该ＰＭＡ便于携带、方便使用、处理能力强，　

使用１　５５３Ｂ总线控制器功耗低、抗干扰性好、可靠　

性高，特别适合航天飞行器这类特殊场合应用的要　

求。另外该ＰＭＡ是很有发展前景的数字化维修终　

端平台，针对不同工作环境升级专家系统即可应用　

于不同类型的检测设备，扩展性好。　

参考文献　

［１］左洪福，蔡景，王华伟．维修决策理论与方法口　．北京：航空　

工业出版社．２００８．　

［２］张宝诚．航空发动机试验和测试技术　．北京：北京航空航天　

大学出版社．２００５．　

［３］Ｍａｚｅｎ　Ａ　Ｂ，Ｎｉｋｏｌａｉｄｉｓ　Ｅ，Ｒａｋｅｓｈ　Ｋａｐａｎｉａ．ｎｅｗ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　

ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ－ｂａｓｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ阴．Ａｍｅｒｉｃａ：ＡＩＡＡ　

ＪＯＵＲＮＡＬ，２００６，４４（５）：１０８７．１０９６．　

［４］李效辉，黎琼炜，李爱军．基于嵌入式系统的智能探伤ＰＭＡ叨．　

测控技术，２００６，２５（１）：６２—６５．　

作者简介　

赵玉婷（１９８５＿－），女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究生，研究方向　

为数字化维修工程。　

左洪福（１９５９一），男，湖南茶陵人，教授，博士生导师，研究方向　

为数字化、智能化维修技术。　

潘绍松（１９７３一），男，安徽滁州人，博士研究生，研究方向为增强　

显示技术。　


本文标签： 维修 系统 技术 采集

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