一種數據挖掘方法在短波監測中的應用

周忠超，劉曦元

（國家無線電監測中心云南監測站，昆明 650031）

1 引言

在大數據時代背景下，我們對于信息的獲取，已不僅僅滿足于數據表面，而是需要對這些數據進行加工、深度挖掘才能使數據體現出價值，從而為未來工作決策做出正確的判斷和提出預見性的建議。目前，隨著無線電監測基礎數據的大量積累，數據挖掘在無線電監測管理工作中顯得尤為重要，應用愈加廣泛。對短波監測而言，除了掌握和獲取短波信號動態，如何對這些監測數據進行深度挖掘，從而優化常規監測方法，更為科學高效地實現短波頻段資源監管，為頻譜管理提供決策支撐，是未來短波監測工作的又一個重要內容。

2 短波監測基本概念

短波通信是指利用波長為100-10m（頻率為3-30MHz）的電磁波進行的無線電通信。短波通信主要是利用不易被“摧毀”的“中繼系統”電離層的反射來進行，具有傳輸距離遠、機動重建性好、成本低廉、容易實現等優點，廣泛應用于政府、軍事、外交、氣象等領域。為了更好地掌握短波頻段電臺設置情況、頻率使用情況，合理進行頻譜資源配置，為短波頻譜管理工作提供數據支撐，開展短波監測意義重大。日常短波監測工作所關注的主要參數有：電臺呼號、發射地點、時間、發射頻率、所屬業務類型等。短波監測數據分析挖掘，主要分為兩部分：研究監測周期內各參數自身的變化趨勢；與其他外部因素之間的關聯性等。

3 短波數據挖掘基本流程

在進行短波監測數據分析與挖掘時，假設研究的參數為n個，其具體分析步驟如下：（注：以下對研究參數本身周期內變化規律分析稱為：內部分析；對研究參數與其他參數之間的關系分析稱為：外部分析。）首先，進行內部分析。對所研究的n個參數，在一定周期內單獨對每個參數進行統計與分析，以便觀察其自身變化情況；其次，進行單因素外部分析。先選擇其中一個參數（有Cn1種選擇）作為研究對象，與另外n-1個參數之間進行探究分析，共有（n-1）*Cn1種選擇，如：選擇電臺呼號為研究對象，對于同一個電臺呼號，對其出現的時段、發射頻率、位置、業務類型的分布分別進行統計，以便掌握某電臺的發射特征及規律；然后，進行雙因素外部分析。在第二步的基礎上繼續推進，再次選擇一個參數（有Cn-11種選擇）與另外n-2個參數之間的聯系探究，共有（n-2）*Cn-11種選擇，如：選擇發射頻率為第二個研究參數，對使用某一發射頻率的某一電臺，對其出現的時段、位置、業務類型，進行統計分析；最后，逐步縮小范圍，進行n-1因素外部分析。對n-1個參數與另外一個參數之間的聯系探究，共有1種選擇，由此可以找到精確地規律，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項目的信息。具體流程如圖1所示：

圖1 短波數據挖掘基本流程

4 短波數據挖掘示例

下面以電臺呼號、發射地點、時間、發射頻率、所屬業務類型這5個基本參數為例，運用以上數據挖掘方法進行統計分析。（注：由于監測數據為敏感信息，以下示例中，涉及到的具體名稱、數據均以字母表示。）

4.1 內部分析

選擇電臺呼號為研究對象，分析統計周期內電臺呼號的個數以及每個出現的次數，假設電臺呼號情況如表1所示：（現設電臺名稱為：XX、YY、ZZ，出現次數為：a、b、c，下同）

表1 電臺呼號

4.2 單因素外部分析

內部分析，對于監測周期內電臺呼號分布情況進行了統計分析，可以得出統計周期內，存在3個電臺，分別為：XX，YY，ZZ。以下外部分析，繼續以電臺呼號為研究對象，以XX電臺為例，現選擇發射頻率作為一個外部因素，來分析電臺呼號與發射頻率之間的關系。XX電臺，對其發射頻率分布進行統計，可以按特定頻率間隔分段統計，假設XX電臺的頻率分布情況如表2所示：

表2 發射頻率

4.3 雙因素外部分析

基于單因素外部分析的結果，得到以下組合：對3-10MHz頻段的XX電臺，進行分析；對10-20MHz頻段的XX電臺，進行分析；對20-30MHz頻段的XX電臺，進行分析。選擇另一個外部因素：發射時間，進行雙因素外部分析，以3-10MHz為例，對3-10MHz頻段的XX電臺，對其發射時間進行統計，假設其發射時間分布情況如表3所示。

表3 發射時間

4.4 三因素外部分析

基于雙因素外部分析結果，得到以下組合：

對3-10MHz頻段、0-8h的XX電臺，進行分析；對3-10MHz頻段、8-16 h的XX電臺，進行分析；對3-10MHz頻段、16-24h的XX電臺，進行分析。對10-20MHz、20-30MHz頻段的分析跟0-10MHz類似。選擇另一個外部因素為：發射位置，進行三因素外部分析。例如：對3-10MHz頻段、0-8h的XX電臺，對其發射位置進行分析。假設其發射位置分布情況如表4所示（發射位置分別記為：M、N，次數為：a，b）。

表4 發射位置

4.5 四因素外部分析

基于三因素外部分析結果，得到以下組合：對3-10MHz頻段、0-8h、M地區的XX電臺，進行分析；對3-10MHz頻段、0-8h、N地區的XX電臺，進行分析。對10-20MHz、20-30MHz頻段、8-16h、16-24h的分析跟以上類似。

選擇最后一個外部因素為：業務類型，進行四因素外部分析。無線電業務類型，是根據各頻段信號的用途、場景來進行的劃分。主要有：廣播業務、固定業務、航空移動業務等，對業務類型進行分類統計能夠掌握其業務分布規律，更高效地進行無線電監管。

例如：對0-10MHz頻段、0-8h、M地區的XX電臺，對其業務類型進行分析：假設其分布情況如表5所示（業務類型以廣播和固定業務為例，次數設為：a，b）。

以上完成了5個研究參數的數據挖掘，可以得出如下所示的信息：如：對0-10MHz頻段、0-8h、M地區的XX電臺，其業務類型分布情況如表5所示。

表5 業務類型

該條信息完整包含了5個研究參數的具體內容，實現了從監測數據表中，提取具體、有價值信息的目的，將零散的信息匯總成一條條完整的信息條目，有利于進行頻譜數據分析。

5 結束語

本文介紹了一種基于短波監測數據表進行的數據分析挖掘的方法，通過分析各個參數內部關系、與其他參數之間的聯系來進行多維的數據分析，有利于從繁雜的數據表中提取信息，最終形成大量有效的信息流，便于進行監測數據分析，為頻譜管理提供依據。