一種數(shù)據(jù)挖掘方法在短波監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

周忠超，劉曦元

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心云南監(jiān)測(cè)站，昆明 650031）

1 引言

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，我們對(duì)于信息的獲取，已不僅僅滿足于數(shù)據(jù)表面，而是需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、深度挖掘才能使數(shù)據(jù)體現(xiàn)出價(jià)值，從而為未來(lái)工作決策做出正確的判斷和提出預(yù)見(jiàn)性的建議。目前，隨著無(wú)線電監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的大量積累，數(shù)據(jù)挖掘在無(wú)線電監(jiān)測(cè)管理工作中顯得尤為重要，應(yīng)用愈加廣泛。對(duì)短波監(jiān)測(cè)而言，除了掌握和獲取短波信號(hào)動(dòng)態(tài)，如何對(duì)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，從而優(yōu)化常規(guī)監(jiān)測(cè)方法，更為科學(xué)高效地實(shí)現(xiàn)短波頻段資源監(jiān)管，為頻譜管理提供決策支撐，是未來(lái)短波監(jiān)測(cè)工作的又一個(gè)重要內(nèi)容。

2 短波監(jiān)測(cè)基本概念

短波通信是指利用波長(zhǎng)為100-10m（頻率為3-30MHz）的電磁波進(jìn)行的無(wú)線電通信。短波通信主要是利用不易被“摧毀”的“中繼系統(tǒng)”電離層的反射來(lái)進(jìn)行，具有傳輸距離遠(yuǎn)、機(jī)動(dòng)重建性好、成本低廉、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于政府、軍事、外交、氣象等領(lǐng)域。為了更好地掌握短波頻段電臺(tái)設(shè)置情況、頻率使用情況，合理進(jìn)行頻譜資源配置，為短波頻譜管理工作提供數(shù)據(jù)支撐，開(kāi)展短波監(jiān)測(cè)意義重大。日常短波監(jiān)測(cè)工作所關(guān)注的主要參數(shù)有：電臺(tái)呼號(hào)、發(fā)射地點(diǎn)、時(shí)間、發(fā)射頻率、所屬業(yè)務(wù)類型等。短波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析挖掘，主要分為兩部分：研究監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各參數(shù)自身的變化趨勢(shì)；與其他外部因素之間的關(guān)聯(lián)性等。

3 短波數(shù)據(jù)挖掘基本流程

在進(jìn)行短波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與挖掘時(shí)，假設(shè)研究的參數(shù)為n個(gè)，其具體分析步驟如下：（注：以下對(duì)研究參數(shù)本身周期內(nèi)變化規(guī)律分析稱為：內(nèi)部分析；對(duì)研究參數(shù)與其他參數(shù)之間的關(guān)系分析稱為：外部分析。）首先，進(jìn)行內(nèi)部分析。對(duì)所研究的n個(gè)參數(shù)，在一定周期內(nèi)單獨(dú)對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，以便觀察其自身變化情況；其次，進(jìn)行單因素外部分析。先選擇其中一個(gè)參數(shù)（有Cn1種選擇）作為研究對(duì)象，與另外n-1個(gè)參數(shù)之間進(jìn)行探究分析，共有（n-1）*Cn1種選擇，如：選擇電臺(tái)呼號(hào)為研究對(duì)象，對(duì)于同一個(gè)電臺(tái)呼號(hào)，對(duì)其出現(xiàn)的時(shí)段、發(fā)射頻率、位置、業(yè)務(wù)類型的分布分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便掌握某電臺(tái)的發(fā)射特征及規(guī)律；然后，進(jìn)行雙因素外部分析。在第二步的基礎(chǔ)上繼續(xù)推進(jìn)，再次選擇一個(gè)參數(shù)（有Cn-11種選擇）與另外n-2個(gè)參數(shù)之間的聯(lián)系探究，共有（n-2）*Cn-11種選擇，如：選擇發(fā)射頻率為第二個(gè)研究參數(shù)，對(duì)使用某一發(fā)射頻率的某一電臺(tái)，對(duì)其出現(xiàn)的時(shí)段、位置、業(yè)務(wù)類型，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；最后，逐步縮小范圍，進(jìn)行n-1因素外部分析。對(duì)n-1個(gè)參數(shù)與另外一個(gè)參數(shù)之間的聯(lián)系探究，共有1種選擇，由此可以找到精確地規(guī)律，最終挖掘出具有足夠信息量、清晰具體的信息條目，找到一條完整的涉及所有參數(shù)項(xiàng)目的信息。具體流程如圖1所示：

圖1 短波數(shù)據(jù)挖掘基本流程

4 短波數(shù)據(jù)挖掘示例

下面以電臺(tái)呼號(hào)、發(fā)射地點(diǎn)、時(shí)間、發(fā)射頻率、所屬業(yè)務(wù)類型這5個(gè)基本參數(shù)為例，運(yùn)用以上數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。（注：由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為敏感信息，以下示例中，涉及到的具體名稱、數(shù)據(jù)均以字母表示。）

4.1 內(nèi)部分析

選擇電臺(tái)呼號(hào)為研究對(duì)象，分析統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)電臺(tái)呼號(hào)的個(gè)數(shù)以及每個(gè)出現(xiàn)的次數(shù)，假設(shè)電臺(tái)呼號(hào)情況如表1所示：（現(xiàn)設(shè)電臺(tái)名稱為：XX、YY、ZZ，出現(xiàn)次數(shù)為：a、b、c，下同）

表1 電臺(tái)呼號(hào)

4.2 單因素外部分析

內(nèi)部分析，對(duì)于監(jiān)測(cè)周期內(nèi)電臺(tái)呼號(hào)分布情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，可以得出統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，存在3個(gè)電臺(tái)，分別為：XX，YY，ZZ。以下外部分析，繼續(xù)以電臺(tái)呼號(hào)為研究對(duì)象，以XX電臺(tái)為例，現(xiàn)選擇發(fā)射頻率作為一個(gè)外部因素，來(lái)分析電臺(tái)呼號(hào)與發(fā)射頻率之間的關(guān)系。XX電臺(tái)，對(duì)其發(fā)射頻率分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以按特定頻率間隔分段統(tǒng)計(jì)，假設(shè)XX電臺(tái)的頻率分布情況如表2所示：

表2 發(fā)射頻率

4.3 雙因素外部分析

基于單因素外部分析的結(jié)果，得到以下組合：對(duì)3-10MHz頻段的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析；對(duì)10-20MHz頻段的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析；對(duì)20-30MHz頻段的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析。選擇另一個(gè)外部因素：發(fā)射時(shí)間，進(jìn)行雙因素外部分析，以3-10MHz為例，對(duì)3-10MHz頻段的XX電臺(tái)，對(duì)其發(fā)射時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，假設(shè)其發(fā)射時(shí)間分布情況如表3所示。

表3 發(fā)射時(shí)間

4.4 三因素外部分析

基于雙因素外部分析結(jié)果，得到以下組合：

對(duì)3-10MHz頻段、0-8h的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析；對(duì)3-10MHz頻段、8-16 h的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析；對(duì)3-10MHz頻段、16-24h的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析。對(duì)10-20MHz、20-30MHz頻段的分析跟0-10MHz類似。選擇另一個(gè)外部因素為：發(fā)射位置，進(jìn)行三因素外部分析。例如：對(duì)3-10MHz頻段、0-8h的XX電臺(tái)，對(duì)其發(fā)射位置進(jìn)行分析。假設(shè)其發(fā)射位置分布情況如表4所示（發(fā)射位置分別記為：M、N，次數(shù)為：a，b）。

表4 發(fā)射位置

4.5 四因素外部分析

基于三因素外部分析結(jié)果，得到以下組合：對(duì)3-10MHz頻段、0-8h、M地區(qū)的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析；對(duì)3-10MHz頻段、0-8h、N地區(qū)的XX電臺(tái)，進(jìn)行分析。對(duì)10-20MHz、20-30MHz頻段、8-16h、16-24h的分析跟以上類似。

選擇最后一個(gè)外部因素為：業(yè)務(wù)類型，進(jìn)行四因素外部分析。無(wú)線電業(yè)務(wù)類型，是根據(jù)各頻段信號(hào)的用途、場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行的劃分。主要有：廣播業(yè)務(wù)、固定業(yè)務(wù)、航空移動(dòng)業(yè)務(wù)等，對(duì)業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)能夠掌握其業(yè)務(wù)分布規(guī)律，更高效地進(jìn)行無(wú)線電監(jiān)管。

例如：對(duì)0-10MHz頻段、0-8h、M地區(qū)的XX電臺(tái)，對(duì)其業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分析：假設(shè)其分布情況如表5所示（業(yè)務(wù)類型以廣播和固定業(yè)務(wù)為例，次數(shù)設(shè)為：a，b）。

以上完成了5個(gè)研究參數(shù)的數(shù)據(jù)挖掘，可以得出如下所示的信息：如：對(duì)0-10MHz頻段、0-8h、M地區(qū)的XX電臺(tái)，其業(yè)務(wù)類型分布情況如表5所示。

表5 業(yè)務(wù)類型

該條信息完整包含了5個(gè)研究參數(shù)的具體內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表中，提取具體、有價(jià)值信息的目的，將零散的信息匯總成一條條完整的信息條目，有利于進(jìn)行頻譜數(shù)據(jù)分析。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種基于短波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析挖掘的方法，通過(guò)分析各個(gè)參數(shù)內(nèi)部關(guān)系、與其他參數(shù)之間的聯(lián)系來(lái)進(jìn)行多維的數(shù)據(jù)分析，有利于從繁雜的數(shù)據(jù)表中提取信息，最終形成大量有效的信息流，便于進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，為頻譜管理提供依據(jù)。