网格监测数据库建构与运行

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本文作者：薛会军 单位：国家监测中心北戴河监测站

简单来说，网格化监测网具有以下几个特点：一是网格化监测网是基于智能化管控系统平台的；二是网格化监测网是以监测数据库为核心，以任务管理为中心的；三是网格化监测网基于多重叠覆盖原则细分监测区域，联网构成一个分布于各区域的网格化监测系统；四是网格化监测系统具有与无线电管理紧密相关的明显特点和丰富的应用功能，其中涉及时差测量技术、网格化配置技术、信号分类与比对技术、联合定位技术等。

网格监测数据库系统的概念和特点

监测数据库是监测网系统中的核心部分，所有后期的数据分析和应用扩展都是基于监测数据库来进行的。如何使频段占用度统计数据更接近于真实情况？如何开展电磁环境自动监测和评估分析工作？这些都是需要深入探讨的现实课题,而这些工作除了具备良好的监测模式外，还必须依托准确和全面的监测数据库。目前主流监测测向系统虽都具有了数据的采集和简单的分析处理功能，但没有形成完善的监测数据库，在监测数据的加工和再利用方面存在严重的缺失。很多监测任务形成监测报告或存档就结束了，没有对监测数据进行更深入的挖掘和利用。而本文所阐述的网格监测数据库系统基于地理信息系统，以实时采集节点数据为依据，按照网络计算架构设计，通过对海量的多维数据进行过滤、比对、相关性分析，通过数据挖掘整合成为动态数据库集合，其具有分布、异构、动态和自主等相关特性，是网格化无线电监测网的核心。

网格监测数据库的建立及运行流程

网格监测数据库包括实时节点监测数据库、动态监测样本库、信号模型特征库、历史统计分析结果库、台站管理数据库、频率规划数据库等。所有监测数据都应该提供采集的时间和地点信息，以便于与地理信息系统相结合。网格监测数据库的建立是一个动态的长期积累和完善过程，主要包括以下3个流程环节。

这是整个监测数据库建立的最基本要素和基础性工作，必须掌握以下采集原则：数据采集要确保一致性和准确性,尽量避免虚假信号和不确定性信号的产生；针对不同的业务频段，制定相应的监测数据采集工作规范，保证监测数据库的有效性；测量参数集和数据采集策略，根据监测地点、时间、内容（业务种类）,选择恰当的测量参数(智能化匹配)。在这个环节，按照数据采集规范和数据采集策略，收集到原始数据并按规范数据格式存储。生成实时节点监测数据库并对异常和可疑信号进行实时快照标注。

采集数据的预处理系统。这是网格监测数据库建立和正常运转的重要保证。预处理系统必须具有很强的兼容性，能够支持各种数据格式；必须能够对原始数据进行筛选和过滤，去除无效、异常数据，避免垃圾数据的产生，考虑到数据的预处理是自动运行的，因此，数据的筛选过滤策略的研究和设置是非常必要的；系统要对数据进行整合，以达到统计分析的使用目的，整合的方法要依据不同的使用目的，制定不同的整合策略；数据预处理必须支持分布式的数据处理和汇总，以处理各种远程的监测站所采集的数据，同时，数据预处理必须选择合适的处理算法，提高数据处理速度，实现整个监测网络大量数据的快速处理。在这个环节里，主要生成各类数据库表（当月监测频率表单、频段占用度统计报表、业务频谱图谱、数据库数据更新表等）。

基于前面的工作，这一步主要实现以下三项功能：形成网格动态监测数据库：要提高频率管理的科学性、预见性和前瞻性，实现频率资源的实时、动态监管，并最终实现频率资源的充分、合理利用，建立网格动态监测数据库应该算是重要的一个方面。其工作流程简述如下。根据任务要求，制定或选择匹配适当的数据采集规范和数据采集策略，保证数据采集的准确性和可靠性。对采集的原始频率数据要依照一定的数据筛选过滤策略（如按照信号平均电平+频率占用度二维组合过滤标准）进行初步筛选，生成当月监测频率表单。将当月监测频率表单与业务已指配频率数据库（作为原始监测频率样本库）进行比对和频率属性标注（即标示该频率的状态：合法、非法、不明、互调、杂散、信号特征等不同属性），生成并更新监测频率样本库。为了实现监测数据库的实时动态更新，需要制定相关的数据整合策略，即按什么标准添加新数据，剔除旧数据（在实践中，可采用2～3个月的数据循环比对方式来对数据库进行更新，数据库结构由动态频率样本库和月频率表单两部分组成）。通过此系统，监测人员可以动态掌握无线电频率资源的使用情况，为清查非法（未登记）台站提供技术支持，为打击非法设台提供科学的依据；另外，还可实现对监测网覆盖范围（覆盖效率）的评估和校正，为管理工作赢得宝贵的时间和主动权。

建立新信号模型特征档案：随着无线应用领域的发展，越来越多的新技术、新设备不断出现，给不明信号查找和干扰查处带来了一定的困难。通过对不同无线电业务发射信号进行频域分析，我们发现它们各自具有独特的特征属性，就像指纹一样，各不相同。这为我们识别和分析不同业务的信号提供了依据。通过提取相关的信号特征（信号谱图、音频特性、占用带宽、调制方式、寻址方式等），并对其信号特征及相关参数进行标注和描述，就能够方便地建立一个信号频谱特征样本库。为今后类似信号的识别提供方便，同时为监测人员提供了一个认知和提高的平台。

电磁环境分级评估：对特定区域和特定的一个业务频段，需要即时掌握各业务频段占用情况、各频段背景噪声强度及变化趋势，做到即时对相关频段发出预警或当前一段时间的电磁环境通报。为更好地辅助用户进行电磁环境评估，在监测数据库的强力支撑下，分析系统必须能够支持在线及离线条件下的不同门限占用度计算；结合电子地图平台和台站数据库，电磁环境评估系统可以对任意时段的监测数据进行抽取、叠加、分析，完成各种形式的电磁环境显示和不同时间段、不同地点、不同频段的电磁环境比较等；可以以直观的形式展现频率在各个地理区域的使用情况，进行模拟场强分析和显示；可以结合地理信息系统来展示无线电“频谱资源地图”的全貌和细节。