網格監測數據庫建構與運行

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本文作者：薛會軍 單位：國家監測中心北戴河監測站

簡單來說，網格化監測網具有以下幾個特點：一是網格化監測網是基于智能化管控系統平臺的；二是網格化監測網是以監測數據庫為核心，以任務管理為中心的；三是網格化監測網基于多重疊覆蓋原則細分監測區域，聯網構成一個分布于各區域的網格化監測系統；四是網格化監測系統具有與無線電管理緊密相關的明顯特點和豐富的應用功能，其中涉及時差測量技術、網格化配置技術、信號分類與比對技術、聯合定位技術等。

網格監測數據庫系統的概念和特點

監測數據庫是監測網系統中的核心部分，所有后期的數據分析和應用擴展都是基于監測數據庫來進行的。如何使頻段占用度統計數據更接近于真實情況？如何開展電磁環境自動監測和評估分析工作？這些都是需要深入探討的現實課題,而這些工作除了具備良好的監測模式外，還必須依托準確和全面的監測數據庫。目前主流監測測向系統雖都具有了數據的采集和簡單的分析處理功能，但沒有形成完善的監測數據庫，在監測數據的加工和再利用方面存在嚴重的缺失。很多監測任務形成監測報告或存檔就結束了，沒有對監測數據進行更深入的挖掘和利用。而本文所闡述的網格監測數據庫系統基于地理信息系統，以實時采集節點數據為依據，按照網絡計算架構設計，通過對海量的多維數據進行過濾、比對、相關性分析，通過數據挖掘整合成為動態數據庫集合，其具有分布、異構、動態和自主等相關特性，是網格化無線電監測網的核心。

網格監測數據庫的建立及運行流程

網格監測數據庫包括實時節點監測數據庫、動態監測樣本庫、信號模型特征庫、歷史統計分析結果庫、臺站管理數據庫、頻率規劃數據庫等。所有監測數據都應該提供采集的時間和地點信息，以便于與地理信息系統相結合。網格監測數據庫的建立是一個動態的長期積累和完善過程，主要包括以下3個流程環節。

這是整個監測數據庫建立的最基本要素和基礎性工作，必須掌握以下采集原則：數據采集要確保一致性和準確性,盡量避免虛假信號和不確定性信號的產生；針對不同的業務頻段，制定相應的監測數據采集工作規范，保證監測數據庫的有效性；測量參數集和數據采集策略，根據監測地點、時間、內容（業務種類）,選擇恰當的測量參數(智能化匹配)。在這個環節，按照數據采集規范和數據采集策略，收集到原始數據并按規范數據格式存儲。生成實時節點監測數據庫并對異常和可疑信號進行實時快照標注。

采集數據的預處理系統。這是網格監測數據庫建立和正常運轉的重要保證。預處理系統必須具有很強的兼容性，能夠支持各種數據格式；必須能夠對原始數據進行篩選和過濾，去除無效、異常數據，避免垃圾數據的產生，考慮到數據的預處理是自動運行的，因此，數據的篩選過濾策略的研究和設置是非常必要的；系統要對數據進行整合，以達到統計分析的使用目的，整合的方法要依據不同的使用目的，制定不同的整合策略；數據預處理必須支持分布式的數據處理和匯總，以處理各種遠程的監測站所采集的數據，同時，數據預處理必須選擇合適的處理算法，提高數據處理速度，實現整個監測網絡大量數據的快速處理。在這個環節里，主要生成各類數據庫表（當月監測頻率表單、頻段占用度統計報表、業務頻譜圖譜、數據庫數據更新表等）。

基于前面的工作，這一步主要實現以下三項功能：形成網格動態監測數據庫：要提高頻率管理的科學性、預見性和前瞻性，實現頻率資源的實時、動態監管，并最終實現頻率資源的充分、合理利用，建立網格動態監測數據庫應該算是重要的一個方面。其工作流程簡述如下。根據任務要求，制定或選擇匹配適當的數據采集規范和數據采集策略，保證數據采集的準確性和可靠性。對采集的原始頻率數據要依照一定的數據篩選過濾策略（如按照信號平均電平+頻率占用度二維組合過濾標準）進行初步篩選，生成當月監測頻率表單。將當月監測頻率表單與業務已指配頻率數據庫（作為原始監測頻率樣本庫）進行比對和頻率屬性標注（即標示該頻率的狀態：合法、非法、不明、互調、雜散、信號特征等不同屬性），生成并更新監測頻率樣本庫。為了實現監測數據庫的實時動態更新，需要制定相關的數據整合策略，即按什么標準添加新數據，剔除舊數據（在實踐中，可采用2～3個月的數據循環比對方式來對數據庫進行更新，數據庫結構由動態頻率樣本庫和月頻率表單兩部分組成）。通過此系統，監測人員可以動態掌握無線電頻率資源的使用情況，為清查非法（未登記）臺站提供技術支持，為打擊非法設臺提供科學的依據；另外，還可實現對監測網覆蓋范圍（覆蓋效率）的評估和校正，為管理工作贏得寶貴的時間和主動權。

建立新信號模型特征檔案：隨著無線應用領域的發展，越來越多的新技術、新設備不斷出現，給不明信號查找和干擾查處帶來了一定的困難。通過對不同無線電業務發射信號進行頻域分析，我們發現它們各自具有獨特的特征屬性，就像指紋一樣，各不相同。這為我們識別和分析不同業務的信號提供了依據。通過提取相關的信號特征（信號譜圖、音頻特性、占用帶寬、調制方式、尋址方式等），并對其信號特征及相關參數進行標注和描述，就能夠方便地建立一個信號頻譜特征樣本庫。為今后類似信號的識別提供方便，同時為監測人員提供了一個認知和提高的平臺。

電磁環境分級評估：對特定區域和特定的一個業務頻段，需要即時掌握各業務頻段占用情況、各頻段背景噪聲強度及變化趨勢，做到即時對相關頻段發出預警或當前一段時間的電磁環境通報。為更好地輔助用戶進行電磁環境評估，在監測數據庫的強力支撐下，分析系統必須能夠支持在線及離線條件下的不同門限占用度計算；結合電子地圖平臺和臺站數據庫，電磁環境評估系統可以對任意時段的監測數據進行抽取、疊加、分析，完成各種形式的電磁環境顯示和不同時間段、不同地點、不同頻段的電磁環境比較等；可以以直觀的形式展現頻率在各個地理區域的使用情況，進行模擬場強分析和顯示；可以結合地理信息系統來展示無線電“頻譜資源地圖”的全貌和細節。