王 偉

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院 信息工程系，河南 鄭州 451191）

0 引 言

利用大數(shù)據(jù)新一代信息化技術(shù)，通過(guò)特征提取和降噪提高通信干擾信息識(shí)別精度。結(jié)合先進(jìn)科學(xué)技術(shù)不斷優(yōu)化，致力于實(shí)現(xiàn)通信干擾信息識(shí)別信息空間化和應(yīng)用可視化，為通信干擾信息識(shí)別提供完善的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)[1]。結(jié)合楊纓提出的艦船大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)干擾信息高效識(shí)別方法表明，網(wǎng)絡(luò)干擾信息高效識(shí)別工作中大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用的亮點(diǎn)之處在于通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠綜合提取網(wǎng)絡(luò)干擾信息的瞬時(shí)特征，從而提高網(wǎng)絡(luò)干擾信息高效識(shí)別精度[2]。本文以此為研究依據(jù)，設(shè)計(jì)基于大數(shù)據(jù)的通信干擾信息識(shí)別方法，致力于能夠更好地指導(dǎo)通信干擾信息識(shí)別。

1 基于大數(shù)據(jù)的通信干擾信息識(shí)別方法

1.1 建立通信干擾信息特征識(shí)別矩陣

大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)通信干擾信息原始數(shù)據(jù)處理分為兩部分。按照Row Key對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，每個(gè)數(shù)據(jù)都有一個(gè)指定的Row Key。在創(chuàng)建Row Key時(shí)，可以對(duì)其最大長(zhǎng)度和內(nèi)容通過(guò)二進(jìn)制字符串進(jìn)行編制。通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)Row Key進(jìn)行動(dòng)態(tài)的切分，數(shù)據(jù)切分后的單位為tablet，標(biāo)志著數(shù)據(jù)所屬類型。將節(jié)分后數(shù)據(jù)的若干字段進(jìn)行Column Group定義，其定義的目的是為后續(xù)提取數(shù)據(jù)瞬時(shí)特征提供方便[3]。在通信干擾信息識(shí)別中，首先要建立通信干擾信息特征識(shí)別矩陣，其次將干擾信息映射到同一個(gè)特征表示空間，最后得到維數(shù)一致的特征向量[4]。設(shè)干擾信息特征識(shí)別參數(shù)E，則其計(jì)算公式如下所示：

式中，M是干擾信息的字符長(zhǎng)度；N指的是干擾信息的語(yǔ)義特征；x(i,j)是干擾信息在共享空間的投影位置坐標(biāo)；i是干擾信息在共享空間的橫坐標(biāo)；j是干擾信息在共享空間的縱坐標(biāo)。利用式（1）可得出干擾信息特征識(shí)別投影，使大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中干擾信息瞬時(shí)特征提取成為可能。

1.2 大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中干擾信息瞬時(shí)特征提取

在建立通信干擾信息特征識(shí)別矩陣的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)域、頻域以及時(shí)頻3類干擾信息，將幾何特征、空間、方向、匹配特征、距離以及語(yǔ)義特征作為干擾信息瞬時(shí)特征指標(biāo)[5]。對(duì)干擾信息瞬時(shí)特征進(jìn)行離散化處理。設(shè)離散化處理后的干擾信息瞬時(shí)特征為T，則其計(jì)算公式如下所示：

式中，R是干擾信號(hào)的波動(dòng)幅度譜；e是離散系數(shù)；l是干擾信息頻譜；m是干擾信息的時(shí)域特征；F是波動(dòng)信號(hào)的歸一化處理函數(shù)；n是干擾信息個(gè)數(shù)，為實(shí)數(shù)。根據(jù)式（2）可推導(dǎo)出干擾信息的空間峰值比。設(shè)干擾信息的空間峰值比為則其計(jì)算公式如下所示：

式中，N是干擾信號(hào)的波動(dòng)幅度；J是通信過(guò)程中所有干擾信號(hào)的波動(dòng)幅度之和。在得出干擾信息空間峰值比的基礎(chǔ)上，采用Welch平均周期法，提取出大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中干擾信息瞬時(shí)特征系數(shù)。設(shè)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中干擾信息瞬時(shí)特征系數(shù)為Y，則其計(jì)算公式如下所示：

式中，X是對(duì)應(yīng)階次；p是增益效果。通過(guò)式（2）～式（4）實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中干擾信息瞬時(shí)特征提取。

1.3 處理干擾信息局部特征描述子

將高頻干擾信息劃分到信息空間，低頻干擾信息劃分到物理空間，在多維空間中尋找出訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最佳擬合平面。將原干擾信息與進(jìn)行處理后干擾信息設(shè)定為兩組通道，根據(jù)特征描述子的向量進(jìn)行干擾信息輸出處理。基于大數(shù)據(jù)因子分析算法處理干擾信息局部特征描述子可用方程式的手段進(jìn)行表示，設(shè)處理后的干擾信息局部特征描述子為D(x,y)，則其計(jì)算公式如下所示：

式中，K是干擾信號(hào)局部特征向量維度；k是維度，通常情況下取值為1；y是空間模態(tài)下的干擾信號(hào)；rk是在k維度下提取的干擾信號(hào)局部特征向量維度元素值。

1.4 基于大數(shù)據(jù)干擾信息識(shí)別數(shù)據(jù)降噪處理

為確保干擾信息局部特征描述子的誤差能夠通過(guò)修正系數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，且在過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)權(quán)重比例失調(diào)的情況，可將干擾信息識(shí)別偏差值設(shè)為MSE，利用大數(shù)據(jù)云計(jì)算可得MSE的計(jì)算公式如下所示：

式中，A是干擾信息均值；D是干擾信息識(shí)別特征維數(shù)；B是干擾信息識(shí)別的邏輯系數(shù)。在求得干擾信息識(shí)別偏差值的基礎(chǔ)上，對(duì)分割出邊緣信息的干擾信息進(jìn)行降噪處理。將干擾信息識(shí)別降噪處理表達(dá)式設(shè)為m，其計(jì)算公式如下所示：

式中，I是干擾信息識(shí)別的相關(guān)字向量；f是干擾信息的傳輸角速度。完成基于大數(shù)據(jù)干擾信息識(shí)別降噪處理后，可通過(guò)干擾信息高效識(shí)別算法取得高精度的通信干擾信息識(shí)別結(jié)果。

1.5 取得高精度的通信干擾信息識(shí)別結(jié)果

得到基于大數(shù)據(jù)干擾信息識(shí)別降噪處理結(jié)果后，構(gòu)建一個(gè)通信干擾信息識(shí)別數(shù)據(jù)集，通過(guò)重構(gòu)權(quán)值的方法直接省略前期的預(yù)處理流程，識(shí)別計(jì)算通信過(guò)程中產(chǎn)生的干擾信息。面對(duì)在通信干擾信息識(shí)別中運(yùn)算復(fù)雜的情況，以瞬時(shí)特征參數(shù)作為通信干擾信息高精度識(shí)別依據(jù)，計(jì)算瞬時(shí)干擾信號(hào)的波動(dòng)幅度標(biāo)準(zhǔn)差。設(shè)瞬時(shí)干擾信號(hào)的波動(dòng)幅度標(biāo)準(zhǔn)差為v，則其計(jì)算公式如下所示：

式中，γ是大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中待識(shí)別信號(hào)的最大參數(shù)值。根據(jù)式（8）判斷波動(dòng)幅度標(biāo)準(zhǔn)差，通過(guò)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中干擾信號(hào)的正交分量與正常信號(hào)的同相分量的絕對(duì)值，得出干擾信息高效識(shí)別算法表達(dá)式。設(shè)干擾信息高效識(shí)別算法表達(dá)式為τ，則其計(jì)算公式如下：

通過(guò)式（9）得出τ的具體數(shù)值。在lm與lj均為正數(shù)的前提下，當(dāng)τ≤m時(shí)，所有干擾信息均進(jìn)行識(shí)別決策，能夠取得高精度的通信干擾信息識(shí)別結(jié)果；當(dāng)τ＞m時(shí)，則證明該次通信干擾信息識(shí)別結(jié)果無(wú)效。至此，完成基于大數(shù)據(jù)的通信干擾信息識(shí)別方法設(shè)計(jì)。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

以下將采用設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的方式，驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的通信干擾信息識(shí)別方法在實(shí)際的應(yīng)用中能否起到提升干擾信息識(shí)別瞬時(shí)特征之間同向性的作用。為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，整體實(shí)驗(yàn)在Matalb平臺(tái)上進(jìn)行。隨機(jī)選取一臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)為XP的計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上安裝雙端口萬(wàn)兆位的路由協(xié)調(diào)控制器，安裝流程需要嚴(yán)格遵循互聯(lián)網(wǎng)連通標(biāo)準(zhǔn)，并允許地方局域網(wǎng)或存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其共享，將網(wǎng)絡(luò)格局實(shí)施統(tǒng)一化的處理。定義通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信范圍為（2.4×103×2.4×103）m2的二維矩形區(qū)域，打亂區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)，設(shè)置通信網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，信號(hào)傳遞耗能15 kJ，結(jié)合設(shè)定的通信參數(shù)，確定干擾信息形式參數(shù)。用傳統(tǒng)識(shí)別方法識(shí)別干擾信號(hào)，收集5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，記為對(duì)照組。再用本文設(shè)計(jì)的識(shí)別方法進(jìn)行相同步驟的操作，記為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)所得同步率越高證明該識(shí)別方法的識(shí)別精度越高。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出兩種識(shí)別方法下的同步率，具體結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

從表1中的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，實(shí)驗(yàn)組的同步率明顯高于對(duì)照組的同步率。因此，通過(guò)對(duì)比結(jié)果進(jìn)一步證明，本文提出的識(shí)別方法具有更高的同步率，識(shí)別精度更高，更適用于實(shí)際通信干擾信息識(shí)別。

3 結(jié) 論

根據(jù)目前對(duì)通信行業(yè)的深入研究，文章提出了基于大數(shù)據(jù)的通信干擾信息識(shí)別方法。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了設(shè)計(jì)的識(shí)別方法能夠有效提升通信干擾信息識(shí)別的質(zhì)量。因此，應(yīng)加大該識(shí)別方法在通信干擾信息識(shí)別方面的應(yīng)用。需要注意的是，盡管本文上述的設(shè)計(jì)已經(jīng)趨近于完善，但在后期的發(fā)展中仍需要建立一個(gè)相對(duì)完善的數(shù)據(jù)管理機(jī)制，用來(lái)管理識(shí)別出的干擾信息。并從節(jié)點(diǎn)的角度進(jìn)一步深入研究基于大數(shù)據(jù)的通信干擾信息識(shí)別方法，為通信干擾信息識(shí)別方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供幫助。