一种数据挖掘方法在短波监测中的应用

2019-04-19周忠超刘曦元

数字通信世界 2019年3期

周忠超，刘曦元

（国家无线电监测中心云南监测站，昆明 650031）

1 引言

在大数据时代背景下，我们对于信息的获取，已不仅仅满足于数据表面，而是需要对这些数据进行加工、深度挖掘才能使数据体现出价值，从而为未来工作决策做出正确的判断和提出预见性的建议。目前，随着无线电监测基础数据的大量积累，数据挖掘在无线电监测管理工作中显得尤为重要，应用愈加广泛。对短波监测而言，除了掌握和获取短波信号动态，如何对这些监测数据进行深度挖掘，从而优化常规监测方法，更为科学高效地实现短波频段资源监管，为频谱管理提供决策支撑，是未来短波监测工作的又一个重要内容。

2 短波监测基本概念

短波通信是指利用波长为100-10m（频率为3-30MHz）的电磁波进行的无线电通信。短波通信主要是利用不易被“摧毁”的“中继系统”电离层的反射来进行，具有传输距离远、机动重建性好、成本低廉、容易实现等优点，广泛应用于政府、军事、外交、气象等领域。为了更好地掌握短波频段电台设置情况、频率使用情况，合理进行频谱资源配置，为短波频谱管理工作提供数据支撑，开展短波监测意义重大。日常短波监测工作所关注的主要参数有：电台呼号、发射地点、时间、发射频率、所属业务类型等。短波监测数据分析挖掘，主要分为两部分：研究监测周期内各参数自身的变化趋势；与其他外部因素之间的关联性等。

3 短波数据挖掘基本流程

在进行短波监测数据分析与挖掘时，假设研究的参数为n个，其具体分析步骤如下：（注：以下对研究参数本身周期内变化规律分析称为：内部分析；对研究参数与其他参数之间的关系分析称为：外部分析。）首先，进行内部分析。对所研究的n个参数，在一定周期内单独对每个参数进行统计与分析，以便观察其自身变化情况；其次，进行单因素外部分析。先选择其中一个参数（有Cn1种选择）作为研究对象，与另外n-1个参数之间进行探究分析，共有（n-1）*Cn1种选择，如：选择电台呼号为研究对象，对于同一个电台呼号，对其出现的时段、发射频率、位置、业务类型的分布分别进行统计，以便掌握某电台的发射特征及规律；然后，进行双因素外部分析。在第二步的基础上继续推进，再次选择一个参数（有Cn-11种选择）与另外n-2个参数之间的联系探究，共有（n-2）*Cn-11种选择，如：选择发射频率为第二个研究参数，对使用某一发射频率的某一电台，对其出现的时段、位置、业务类型，进行统计分析；最后，逐步缩小范围，进行n-1因素外部分析。对n-1个参数与另外一个参数之间的联系探究，共有1种选择，由此可以找到精确地规律，最终挖掘出具有足够信息量、清晰具体的信息条目，找到一条完整的涉及所有参数项目的信息。具体流程如图1所示：

图1 短波数据挖掘基本流程

4 短波数据挖掘示例

下面以电台呼号、发射地点、时间、发射频率、所属业务类型这5个基本参数为例，运用以上数据挖掘方法进行统计分析。（注：由于监测数据为敏感信息，以下示例中，涉及到的具体名称、数据均以字母表示。）

4.1 内部分析

选择电台呼号为研究对象，分析统计周期内电台呼号的个数以及每个出现的次数，假设电台呼号情况如表1所示：（现设电台名称为：XX、YY、ZZ，出现次数为：a、b、c，下同）

表1 电台呼号

4.2 单因素外部分析

内部分析，对于监测周期内电台呼号分布情况进行了统计分析，可以得出统计周期内，存在3个电台，分别为：XX，YY，ZZ。以下外部分析，继续以电台呼号为研究对象，以XX电台为例，现选择发射频率作为一个外部因素，来分析电台呼号与发射频率之间的关系。XX电台，对其发射频率分布进行统计，可以按特定频率间隔分段统计，假设XX电台的频率分布情况如表2所示：

表2 发射频率

4.3 双因素外部分析

基于单因素外部分析的结果，得到以下组合：对3-10MHz频段的XX电台，进行分析；对10-20MHz频段的XX电台，进行分析；对20-30MHz频段的XX电台，进行分析。选择另一个外部因素：发射时间，进行双因素外部分析，以3-10MHz为例，对3-10MHz频段的XX电台，对其发射时间进行统计，假设其发射时间分布情况如表3所示。

表3 发射时间

4.4 三因素外部分析

基于双因素外部分析结果，得到以下组合：

对3-10MHz频段、0-8h的XX电台，进行分析；对3-10MHz频段、8-16 h的XX电台，进行分析；对3-10MHz频段、16-24h的XX电台，进行分析。对10-20MHz、20-30MHz频段的分析跟0-10MHz类似。选择另一个外部因素为：发射位置，进行三因素外部分析。例如：对3-10MHz频段、0-8h的XX电台，对其发射位置进行分析。假设其发射位置分布情况如表4所示（发射位置分别记为：M、N，次数为：a，b）。