峽谷高邊坡水電站低空 飛行器探測及干擾系統(tǒng)研究與應(yīng)用

齊成山 鄒源 劉琦 張輝 江詩宏

摘 要：峽谷高邊坡水電站是保障工業(yè)、民用用電等重要能源生產(chǎn)供給的重要設(shè)施，通常擁有較大的工程規(guī)模，水庫總庫容較大。作為電力反恐的重要目標，峽谷高邊坡水電站有必要通過多維空間、多種手段的探測預(yù)警，對低空飛行器進行嚴密監(jiān)視、全程跟蹤并自動引導(dǎo)電磁打擊，實現(xiàn)低空飛行器的驅(qū)離、迫降。

關(guān)鍵詞：低空飛行器;峽谷高邊坡水電站;探測;干擾

中圖分類號：TV223 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0030-02

0引言

近年來，隨著消費級無人機的快速發(fā)展和國民物質(zhì)生活水平的不斷提高，無人機等低空飛行器應(yīng)用作為一個新興行業(yè)，使用規(guī)模日益擴大、應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展。但隨著無人機等低空飛行器的廣泛應(yīng)用，也隨之對水電站帶來了較大的安全威脅。

低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)（Low Altitude Aircraft Detection and Interference System）主要針對低空飛行器監(jiān)管難度大、安全系數(shù)低等問題，設(shè)計的全自動、全天時的新型無人機反制系統(tǒng)[1]，是集探測、跟蹤、反制、管理功能于一體的低空空域監(jiān)管系統(tǒng)，通過多維空間、多種手段的探測預(yù)警，對低空飛行器進行嚴密監(jiān)視、全程跟蹤并自動引導(dǎo)電磁打擊，實現(xiàn)飛行器驅(qū)離、迫降，有效解決低空飛行器引發(fā)的反恐安全問題，以及對低空飛行器監(jiān)管薄弱導(dǎo)致的安全隱患。

1研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

峽谷高邊坡水電站是保障工業(yè)、民用用電等重要能源生產(chǎn)供給的重要設(shè)施，其通常擁有較大的工程規(guī)模，水庫總庫容較大，按照《電力行業(yè)反恐怖防范標準（試行）》重要目標分類標準，部分峽谷高邊坡水電站為重要目標。峽谷高邊坡水電站有必要采取綜合管控措施對低空飛行器進行監(jiān)測、排除。

峽谷高邊坡水電站通常位于高山峽谷中，區(qū)域跨度大，海拔高度差大。低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)包括多個站址建設(shè)、監(jiān)控站與控制中心建設(shè)并配套手持式壓制設(shè)備。其中監(jiān)控站建設(shè)含有低空飛行器探測設(shè)備、干擾壓制設(shè)備、通信設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控設(shè)備及安裝、調(diào)試、維護等;控制中心應(yīng)含有工作站、應(yīng)用處理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及安裝、調(diào)試、維護等。

峽谷高邊坡水電站通常地處高山斜坡地帶。通過技術(shù)設(shè)施建設(shè)，在峽谷高邊坡水電站中建成覆蓋電站內(nèi)上下游、大壩、出線場等重要部位，技術(shù)先進，布局合理，功能齊全，可靠高效的無人機綜合管控網(wǎng)，提供動態(tài)、準確、全面的頻譜監(jiān)測功能，具備全方位無人機綜合管控能力，實現(xiàn)區(qū)域無人機預(yù)警、區(qū)域保護、區(qū)域無人機航跡估計、區(qū)域電磁態(tài)勢綜合顯示。

2低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)硬件技術(shù)

峽谷高邊坡水電站低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)硬件設(shè)備主要由監(jiān)控站和控制中心組成，根據(jù)《電力行業(yè)反恐怖防范標準（試行）（水電工程部分）》（2018版），峽谷高邊坡水電站覆蓋的重點區(qū)域相對集中，主要集中在大壩和其兩側(cè)、下游保衛(wèi)區(qū)域至大壩、上游保衛(wèi)區(qū)域至大壩。根據(jù)工信部（2015）75號標準，840.5～845MHz、1430～1444MHz和2408～2440MHz頻段用于無人駕駛航空器系統(tǒng)。峽谷高邊坡水電站低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)包含了上述頻段并擴展頻率至更大范圍，實現(xiàn)低空飛行器頻段全覆蓋。結(jié)合壩區(qū)地形對監(jiān)控站合理布局在控制中心統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度下形成集探測、跟蹤、反制、管理功能于一體的低空空域監(jiān)管系統(tǒng)，通過多維空間、多種手段的探測預(yù)警，對低空飛行器進行嚴密監(jiān)視、全程跟蹤并自動引導(dǎo)電磁干擾，保護出線場、大壩等重要設(shè)施，保障壩區(qū)正常的生產(chǎn)安全。

低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)在峽谷高邊坡水電站區(qū)域應(yīng)采用有源與無源多波段雙模探測，其探測能力強。峽谷高邊坡水電站區(qū)域低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)所選用技術(shù)指標均應(yīng)不低于《軍用地面雷達通用規(guī)范》（GJB74A-1998），峽谷高邊坡水電站區(qū)域的低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)通過對網(wǎng)內(nèi)無源探測設(shè)備、有源探測設(shè)備采集的目標信息進行融合和篩選，全向360°無死角，探測范圍廣。無源探測設(shè)備通過探測、搜索、截獲地域內(nèi)的無線電信號，并對該無線電信號進行分析、識別并獲取其技術(shù)參數(shù)、工作特征和輻射位置等信息來判別和跟蹤無人機，其采用的垂直極化可有效避免極化損失。有源探測設(shè)備利用飛行目標的電磁波反射特性，通過發(fā)射電磁波并對目標反射的電磁波信號進行處理，得到目標的精確距離、方位角、俯仰角、速度、反射強度等信息以及跟蹤目標的航跡信息，其采用的Ku波段處于10GHz以上頻段，通常地面微波、甚高頻、高頻、廣播電視對其無法造成干擾。

峽谷高邊坡水電站區(qū)域低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)通過多個系統(tǒng)相互支持，從而實現(xiàn)對目標低空飛行器的精準打擊。在某水電站的峽谷不同高程邊坡上分別布置多套低空飛行器干擾探測設(shè)備，其中包含多個雙站融合，覆蓋河道內(nèi)空域及覆蓋河道水面以上不同海拔高度空域。如圖1所示。通過無源探測設(shè)備掃描發(fā)現(xiàn)無人機信號并將相關(guān)參數(shù)傳輸至控制中心，同時采用支持扇區(qū)掃描和圓周掃描的有源三坐標雷達以獲得目標參數(shù)并自動傳輸至控制中心。對低空飛行器目標進行支持光學(xué)和數(shù)字變焦的光學(xué)成像并自動將圖像傳輸至控制中心[2]，剔除虛假警告，形成低空飛行器的探測和告警信息，并進行威脅等級判定，引導(dǎo)網(wǎng)內(nèi)光電監(jiān)視設(shè)備對低空飛行器進行實時跟蹤拍照、錄像，按預(yù)先設(shè)定的處置預(yù)案引導(dǎo)干擾壓制設(shè)備進行干擾壓制，通過設(shè)備方位角、俯仰角可設(shè)置的電磁信號輻射低空飛行器，干擾低空飛行器信號，排除無人機威脅。

3低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)軟件技術(shù)

峽谷高邊坡水電站區(qū)域覆蓋面積較大，區(qū)域內(nèi)通信基站較多。其低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)工作時不能干擾附近通信基站的正常工作，實現(xiàn)低空空域監(jiān)視和管理功能，在提前設(shè)定的低空保護區(qū)域范圍地圖背景上實時顯示管控區(qū)域的目標態(tài)勢，依據(jù)提前制定管制策略和預(yù)案對不同威脅等級形成不同的應(yīng)對措施和處置步聚。如圖2所示，系統(tǒng)自動完成探測目標并自動進行壓制處置，保證低虛警和高檢測率[3]。除具有自動管控功能外，也可人工設(shè)置指定監(jiān)控站的工作模式和參數(shù)，實時顯示采集的低空飛行器數(shù)據(jù)，人工完成對目標的辨識和判定、啟動壓制設(shè)備實施干擾。同時也可人工設(shè)置指定監(jiān)控站的工作模式和參數(shù)，實時顯示采集的低空飛行器數(shù)據(jù)，人工完成對目標的辨識和判定、啟動壓制設(shè)備實施干擾。系統(tǒng)還可以采用手持式壓制設(shè)備對無人機進行壓制，實現(xiàn)對低空飛行器的定向準確打擊。峽谷高邊坡水電站低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)還要具備檢索系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)并回放的功能。

4優(yōu)勢分析及展望

低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)采用主動介入干預(yù)的方式對低空飛行器進行有效管控，管控手段更加直接有效，其擁有更多的優(yōu)勢。

（1）峽谷高邊坡水電站區(qū)域低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)采用成熟、主流的設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)，系統(tǒng)建設(shè)充分利用當前最新的雷達、無線電偵測、光電、無線電干擾等技術(shù)，充分兼顧需求的不斷變化，其針對峽谷高邊坡水電站的實際應(yīng)用環(huán)境，通過三防設(shè)計和電磁兼容設(shè)計，確保整個系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行;

（2）峽谷高邊坡水電站區(qū)域低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)的設(shè)計突出應(yīng)用，以現(xiàn)實需求為導(dǎo)向，以有效應(yīng)用為核心，綜合使用多種探測技術(shù)，構(gòu)建分層次的綜合探測系統(tǒng)，確保系統(tǒng)能有效服務(wù)于日常工作需要，其整體配置性能高，但建設(shè)成本和投入相對較低;

（3）峽谷高邊坡水電站區(qū)域低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，能為其他系統(tǒng)提供接口，不斷擴展系統(tǒng)功能。

因此，在低空飛行器日益普遍、反恐需求越來越高的時代，更快速、更高精度，更加便捷的低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)在峽谷高邊坡水電站區(qū)域?qū)玫礁又匾透訌V泛的使用。

5結(jié)語

低空探測及干擾系統(tǒng)能基本滿足峽谷高邊坡水電站區(qū)域重要設(shè)施的防御和保護功能。具備上述硬件與軟件技術(shù)的低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)是一種對峽谷高邊坡水電站周邊其他通信設(shè)備干擾較小的干擾方式，對低空飛行器設(shè)備本身幾乎無損壞，僅影響其飛行途徑和懸停位置，從而實現(xiàn)快速打擊，是適合于峽谷高邊坡水電站低空空域保障的較好方式之一，能有力保證峽谷高邊坡水電站區(qū)域重要設(shè)施安全。低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)技術(shù)快速智能化發(fā)展，在峽谷高邊坡水電站區(qū)域安全保衛(wèi)和反恐怖襲擊等方面的應(yīng)用逐步增多，既能有效減少峽谷高邊坡水電站的巡查人工成本，提升探測和干擾的工作效率，又能大幅度降低誤報率、提高峽谷高邊坡水電站樞紐的安全性。伴隨低空飛行器探測及干擾技術(shù)在電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，峽谷高邊坡水電站低空飛行器探測及干擾系統(tǒng)將對電力系統(tǒng)的空域安全保衛(wèi)起到十分重要的作用。

參考文獻

[1] 高永.一種有效的無人機反制系統(tǒng)[J].信息通信，2017（3）：148-150.

[2] 王克.淺談對無人機的干擾與反制[J].中國無線電，2017（11）：59-60.

[3] 高峰，唐小兵.淺談機場空域無人機入侵的探測[J].科技視界，2017（14）：79.

Research and Application of? Low Altitude Aircraft Detection

and Interference System in High Slope of? the Canyon of? Hydropower Station

QI Cheng-shan，ZOU Yuan，LIU Qi，ZHANG Hui，JIANG Shi-hong

（Xiluodu Hydropower Plant， Yongshan? Yunnan? 657300）

Abstact：Hydropower Station in the high slope of the canyon is an important facility to ensure the production and supply of important energy sources such as industry and civil power. It usually has a large project scale and a large reservoir capacity. As an important target of electric counter-terrorism， it is necessary for the canyon high skew slope hydropower station to conduct multi-dimensional space and multiple means of detection and early warning to closely monitor， track and automatically guide the electromagnetic strike of the low-altitude aircraft to achieve the evacuation and forced landing of the low-altitude aircraft.

Key words：low-altitude aircraft;high slope of the canyon of hydropower station;detection;interference