-
微信號:youuav
關(guān)注官方微信
m.youuav.com手機(jī)掃碼看新聞
-
- 添加收藏
- 關(guān)于我們
無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具
水電站無人機(jī)防控系統(tǒng)應(yīng)用研究
引言
水電站是中國重要的戰(zhàn)略要地,歷來是政府、公安甚至是部隊(duì)的重要保護(hù)目標(biāo),其地面安防工作經(jīng)過多年的建設(shè)及改造已基本滿足需求。隨著無人機(jī)技術(shù)井噴式發(fā)展,無人機(jī)飛控、圖傳以及續(xù)航等技術(shù)不斷完善,其在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。然而,隨著使用難度不斷降低,無人機(jī)在給人們生產(chǎn)生活帶來巨大便利的同時(shí),其“黑飛”與濫用也給國家、社會和人民造成了安全危害。為防范潛在的低空安全威脅,公安部2021年4月頒布的《電力系統(tǒng)治安反恐防范要求第3部分:水力發(fā)電企業(yè)》(GA1800.3-2021)要求,在發(fā)電廠房、開關(guān)站、地面控制樓、安防監(jiān)控室出入口和重要部位,應(yīng)建設(shè)無人機(jī)防控系統(tǒng)。因此,在大型水電站附近對無人機(jī)進(jìn)行探測、識別與反制,已成為保障水電站安全的緊急任務(wù)。
近年來,針對水電站無人機(jī)防控問題，麻全等基于無線頻譜探測定位技術(shù)設(shè)計(jì)了無人機(jī)防控系統(tǒng),對楊房溝水電站進(jìn)行安保;王磊等提出了一種適用于復(fù)雜地形、電磁環(huán)境的水電站無人機(jī)防御系統(tǒng),可有效提升水電站的反恐水平;黃琦基于無人機(jī)偵測與反制技術(shù),建立了低空防御體系以保障核電站低空區(qū)域安全。綜上所述，無人機(jī)防御系統(tǒng)目前已應(yīng)用于保障水電站的低空安全。
水電站無人機(jī)防控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
無人機(jī)防控系統(tǒng)來源于傳統(tǒng)的低空探測,結(jié)合無線電、雷達(dá)、光電、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)對低空空域目標(biāo)的探測、識別、跟蹤、組網(wǎng)、協(xié)同、處置,形成對重點(diǎn)空域的有效感知和態(tài)勢分析,達(dá)到對重點(diǎn)空域的有效防控。
針對水電站無人機(jī)防控系統(tǒng),本文從系統(tǒng)需求、系統(tǒng)總體架構(gòu)和系統(tǒng)功能3個方面介紹其系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)需求分析
根據(jù)公安部頒布的《電力系統(tǒng)治安反恐防范要求第3部分:水力發(fā)電企業(yè)》(GA1800.3-2021)以及水電站調(diào)研分析可知,水電站無人機(jī)防控系統(tǒng)建設(shè)主要應(yīng)滿足以下幾項(xiàng)需求:
(1) 目標(biāo)探測需求。可對無人機(jī)、熱氣球、滑翔機(jī)、民用小型飛行器等目標(biāo)進(jìn)行探測預(yù)警、跟蹤識別。
(2) 目標(biāo)處置需求。可對無人機(jī)及民用小型飛行器目標(biāo)進(jìn)行有效的干擾反制。
(3) 可靠性需求。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,能夠全天候全天時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行工作,切實(shí)保障葛洲壩等水利樞紐及其周邊區(qū)域的低空安全。
(4) 先進(jìn)性需求。采用先進(jìn)的方案與技術(shù),確保系統(tǒng)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。
(5) 實(shí)用性需求。系統(tǒng)能夠?qū)Ω黝悷o人機(jī)探測反制設(shè)備實(shí)時(shí)控制,支持設(shè)備管理和狀態(tài)監(jiān)控。
(6) 擴(kuò)展性需求。隨著業(yè)務(wù)需求的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性,預(yù)留擴(kuò)容升級的空間。
(7) 合理性需求。系統(tǒng)要對硬件設(shè)備、軟件操作系統(tǒng)等運(yùn)行環(huán)境有較好的適應(yīng)性。
(8) 集成需求。無人機(jī)防控系統(tǒng)作為整個安防系統(tǒng)的一部分,應(yīng)具備與整個安防系統(tǒng)進(jìn)行集成的能力。
系統(tǒng)總體架構(gòu)
為了適應(yīng)需求,系統(tǒng)采用5層體系架構(gòu),自上而下分別是:應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)中心層、平臺層和基礎(chǔ)層。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。
(1) 應(yīng)用層。應(yīng)用層位于分層架構(gòu)最上層,是終端用戶發(fā)送的服務(wù)請求,通過服務(wù)層獲取響應(yīng)的數(shù)據(jù)后,向用戶展示請求結(jié)果。應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)邏輯,通常要完成大量的計(jì)算和數(shù)據(jù)動態(tài)生成任務(wù)。
(2) 服務(wù)層。服務(wù)層位于數(shù)據(jù)庫等后端通用服務(wù)層與應(yīng)用層之間,向上接收來自應(yīng)用層的終端訪問請求，向下訪問由數(shù)據(jù)庫層提供的結(jié)構(gòu)化存儲與數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。
(3) 數(shù)據(jù)中心層。隨著用戶數(shù)量增多,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量增大,單數(shù)據(jù)庫無法滿足系統(tǒng)性能需求。系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫集群,把大的表進(jìn)行拆分:對于訪問較多的表采用分區(qū)表，從而構(gòu)建數(shù)據(jù)中心。為滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的快速訪問、數(shù)據(jù)安全性及可靠性需求,系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行了熱備份。同時(shí),對服務(wù)器上轉(zhuǎn)移出來的備份文件進(jìn)行壓縮和加密，
(4) 平臺層。平臺層主要為系統(tǒng)軟件提供可運(yùn)行的支撐平臺,包括:三維平臺、地理信息(GIS)支撐平臺、通信中間件、信息交互中間件、控制中間件消息/文件/數(shù)據(jù)庫訪問服務(wù)層等。
(5) 基礎(chǔ)層。基礎(chǔ)層為系統(tǒng)提供偵察設(shè)備、反制設(shè)備、無人機(jī)、無人機(jī)放飛回收設(shè)備和其他配套設(shè)備設(shè)施,以及軟件運(yùn)行的服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等運(yùn)行資源。
系統(tǒng)功能
無人機(jī)探測與跟蹤
(1) 目標(biāo)探測。目標(biāo)探測是無人機(jī)防控系統(tǒng)的感知單元,只有快速、精確地探測到目標(biāo)后,才能有效地采取后續(xù)的反制措施。系統(tǒng)采用多部雷達(dá)頻譜、光電探測設(shè)備分層、交叉覆蓋低空、超低空空域,利用多傳感融合技術(shù),提高目標(biāo)探測和發(fā)現(xiàn)能力。通過全天候、全方位地搜索、探測,實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)非法入侵無人機(jī)。
(2) 目標(biāo)跟蹤。跟蹤是在探測到可疑目標(biāo)及識別目標(biāo)后,確保對目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤,從而為后續(xù)的取證和反制提供實(shí)時(shí)的目標(biāo)軌跡和方位信息。無人機(jī)探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后,進(jìn)行測向、定位,實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)距離、方位等多種參數(shù)信息,將結(jié)果發(fā)送到光電跟蹤設(shè)備,通過主動跟蹤方式鎖定目標(biāo)自動跟蹤,可實(shí)時(shí)發(fā)送目標(biāo)圖像信息。光電識別設(shè)備在天氣良好的狀況下,對于微型無人機(jī)最遠(yuǎn)跟蹤距離能達(dá)到3km.對于較大型無人機(jī)最遠(yuǎn)跟蹤距離能達(dá)到5km。
無人機(jī)監(jiān)視與識別
（1）情報(bào)融合。實(shí)時(shí)獲取多種探測設(shè)備發(fā)出的監(jiān)視信息,通過融合算法形成精確的跟蹤軌跡預(yù)報(bào)，為目標(biāo)身份識別和威脅評估提供支撐,生成區(qū)域內(nèi)低空飛行態(tài)勢。
對目標(biāo)進(jìn)行融合識別,可以發(fā)揮光、電等多物理特征的互補(bǔ)性優(yōu)勢,通過各傳感器之間的關(guān)聯(lián)與互補(bǔ),克服單個傳感器的不確定性和局限性,更加全面地描述各類目標(biāo)物理屬性,提高對無人機(jī)目標(biāo)的識別正確率。
（2）態(tài)勢顯示。態(tài)勢是對事態(tài)發(fā)展一系列事實(shí)以及未來情形的描述。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)顯示保護(hù)區(qū)域地圖和無人機(jī)目標(biāo)的位置與運(yùn)動軌跡，以及各探測設(shè)備或干擾設(shè)備位置、工作狀態(tài)、威力范圍為使用人員處置決策提供有效信息支撐。
（3）識別取證。識別是通過進(jìn)一步采集探測到目標(biāo)的類別、形狀、大小等信息以確認(rèn):一方面,通過頻譜探測設(shè)備識別主流無人機(jī)的類型;另一方面,光電跟蹤設(shè)備發(fā)現(xiàn)無人機(jī)后,攝像頭自動識別、跟蹤，并拍攝視頻,留存做證據(jù)。系統(tǒng)通過視頻圖像分析和識別算法確認(rèn)無人機(jī)所屬的類別，通過頻譜探測識別和光電圖像識別共同進(jìn)行無人機(jī)身份認(rèn)證。
無人機(jī)預(yù)警與告警
分別設(shè)定目標(biāo)預(yù)警與告警的各種參數(shù),根據(jù)目標(biāo)航跡信息實(shí)時(shí)預(yù)測目標(biāo)運(yùn)動軌跡。對即將進(jìn)人預(yù)警范圍的目標(biāo)自動生成預(yù)警信息,對已進(jìn)人預(yù)警區(qū)域即將進(jìn)入告警區(qū)域的目標(biāo)自動生成告警信息,并通過聲、光、電等各種方式告警,顯示目標(biāo)威脅告警信息。
無人機(jī)防控指揮控制
(1) 指揮決策。指揮控制系統(tǒng)對各探測設(shè)備獲取的無人機(jī)目標(biāo)信息進(jìn)行融合處理后，會進(jìn)行威脅評估排序,再根據(jù)攔截設(shè)備的種類和部署進(jìn)行攔截方案規(guī)劃，并根據(jù)攔截方案生成相應(yīng)的控制指令。
(2) 目標(biāo)指示。將探測目標(biāo)位置信息發(fā)給定向干擾設(shè)備及光電設(shè)備,用于監(jiān)控跟蹤及處置,系統(tǒng)無延遲處理及轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)。
(3) 系統(tǒng)控制。設(shè)置無人機(jī)探測設(shè)備與無人機(jī)反制設(shè)備工作參數(shù)與工作模式,并顯示各探測設(shè)備與反制設(shè)備工作狀態(tài)。根據(jù)目標(biāo)航跡信息控制光電跟蹤設(shè)備對目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,同時(shí)控制反制設(shè)備指向目標(biāo),實(shí)施反制措施。
(4) 干擾設(shè)備模式切換。可對定向干擾設(shè)備實(shí)現(xiàn)手動、自動模式切換,可對定向干擾設(shè)備手動選擇開啟或關(guān)閉任一頻段。
(5) 分析評估。對目標(biāo)探測、檢測、跟蹤、軌跡實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,可對管控過程進(jìn)行回放和統(tǒng)計(jì)分析,對無人機(jī)防控效果進(jìn)行評估。
無人機(jī)反制
(1) 自動反制。自動反制指的是反無人機(jī)系統(tǒng)具有無人值守、自主防御能力。系統(tǒng)根據(jù)探測和識別的信息自動計(jì)算得出所要采取的反制措施,按照設(shè)定的規(guī)則和參數(shù),自動及時(shí)對目標(biāo)進(jìn)行信號干擾,以達(dá)到反制效果。系統(tǒng)可根據(jù)威脅等級不同,優(yōu)先處置威脅等級高的探測目標(biāo)。
(2) 手動反制。根據(jù)接收的目標(biāo)參數(shù)信息和目標(biāo)圖像信息,進(jìn)行目標(biāo)人工識別或自動識別后,參照反制設(shè)備的狀態(tài)信息,根據(jù)目標(biāo)信息和告警信息手動選擇反制方式進(jìn)行無人機(jī)干擾和壓制，或者手動指揮對侵人目標(biāo)進(jìn)行捕獲。
無人機(jī)溯源
在探測發(fā)現(xiàn)人侵無人機(jī)后,需要通過頻譜探測設(shè)備定位無人機(jī)遙控信號輻射源位置信息。系統(tǒng)獲取人侵無人機(jī)操作者位置,并對外發(fā)送通告信息。
系統(tǒng)監(jiān)視與管理
可對系統(tǒng)中的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、軟件等進(jìn)行監(jiān)視,并對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行管理。
數(shù)據(jù)記錄與回放
具備對雷達(dá)、頻譜、光電等探測數(shù)據(jù),以及預(yù)警威判數(shù)據(jù)、指揮控制指令等進(jìn)行記錄存儲的能力,支持對記錄的數(shù)據(jù)按時(shí)序進(jìn)行回放。
數(shù)據(jù)集成
具備向上級系統(tǒng)或安防系統(tǒng)發(fā)送無人機(jī)探測信息、無人機(jī)告警信息、無人機(jī)處置信息等無人機(jī)防控信息的能力。
水電站無人機(jī)防控系統(tǒng)應(yīng)用
系統(tǒng)部署
系統(tǒng)采用低空探測雷達(dá)、頻譜探測設(shè)備、光電跟蹤設(shè)備等多傳感器融合技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的探測識別跟蹤,采用分布部署、集中管理的方式,可對各設(shè)備進(jìn)行全局化的集中統(tǒng)一式監(jiān)視和管理,將各集成設(shè)備的信息統(tǒng)一存儲、顯示和管理在同一指揮平臺軟件上,可準(zhǔn)確、全面地反映各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),提高突發(fā)事件的響應(yīng)能力。各設(shè)備進(jìn)行分散式控制,保持各設(shè)備的相對獨(dú)立性,以分離故障、分散風(fēng)險(xiǎn),便于管理。系統(tǒng)組成如圖2所示。
以某水電站應(yīng)用為例,根據(jù)地形及常規(guī)無人機(jī)偵測、反制設(shè)備的能力,部署建議如圖3所示。一號船閘(A)二號船閘(C)上游側(cè)布設(shè)雷達(dá)探測設(shè)備頻譜偵測設(shè)備、光電跟蹤設(shè)備、察打一體設(shè)備、干擾壓制設(shè)備、導(dǎo)航誘騙設(shè)備;三江防淤堤(B)、大江江心亭(D)布設(shè)頻譜偵測設(shè)備、干擾壓制設(shè)備。根據(jù)各探測處置設(shè)備的能力,部署后預(yù)計(jì)的覆蓋區(qū)域如圖3(b)所示。
無人機(jī)防控指揮平臺軟件部署在室內(nèi)，與水電站安防系統(tǒng)進(jìn)行集成對接,可將無人機(jī)防控的告警信息、處置信息向安防信息上報(bào)、上顯。系統(tǒng)完成部署后,可構(gòu)建預(yù)警區(qū)、拒止區(qū)、保護(hù)區(qū)多層防控區(qū)域,形成全天候、無盲區(qū)的低空安全防控體系。
系統(tǒng)應(yīng)用成效
該水電站無人機(jī)防御系統(tǒng)以多點(diǎn)部署的形式，構(gòu)建預(yù)警區(qū)、拒止區(qū)、保護(hù)區(qū)多層防控區(qū)域,形成全天候、無盲區(qū)的低空安全防控體系,可對無人機(jī)、熱氣球、滑翔機(jī)、民用小型飛行器等目標(biāo)進(jìn)行探測預(yù)警、跟蹤識別,同時(shí)能夠?qū)^大多數(shù)的無人機(jī)及民用小型飛行器目標(biāo)進(jìn)行有效地干擾反制,并對無人機(jī)的人侵進(jìn)行區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,能夠全天候、全天時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行工作,切實(shí)保障水電站及其周邊區(qū)域的低空安全。系統(tǒng)探測效果與功能界面如圖4所示。
結(jié)論
本文針對水電站的應(yīng)用需求特點(diǎn),提出了多點(diǎn)部署、多層防控的無人機(jī)防控方案及系統(tǒng),可進(jìn)行全天候、無盲區(qū)的無人機(jī)探測反制工作,并以某水電站應(yīng)用為例,進(jìn)行了模擬部署及目標(biāo)探測、處置,證明了系統(tǒng)的有效性。該系統(tǒng)可對絕大多數(shù)無人機(jī)進(jìn)行有效地干擾反制,實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的自動預(yù)警和跟蹤，反制和溯源,全面提升水電站的安保水平,并為其他重要區(qū)域設(shè)施的安全防御提供了參考。
頭圖來源網(wǎng)絡(luò)
作者：羅 文 三,彭 星,周 自 立
內(nèi)容來源：《電子測試》,2023,(06):5-10.
版權(quán)歸原作者平臺所有，僅用于學(xué)術(shù)分享，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除
成都空御科技有限公司成立于2014年，是一家集研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)于一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)，致力于將核心技術(shù)與行業(yè)場景深度融合，提供一站式全面高效、精準(zhǔn)防護(hù)的產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案，現(xiàn)已成長為國內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)級綜合反無解決方案提供商。
空御科技貫徹“軍工品質(zhì)、科技創(chuàng)新”的價(jià)值理念，積極主動服務(wù)國防和軍隊(duì)建設(shè)，廣泛參與校企科研項(xiàng)目合作，持續(xù)進(jìn)行研發(fā)投入，自主研發(fā)的“降鷹”反無人機(jī)系統(tǒng)已獲得50余項(xiàng)知識產(chǎn)權(quán)。公司具備完備的檢測認(rèn)證資質(zhì)，已通過高新技術(shù)企業(yè)、四川省/成都市軍民融合企業(yè)、武器裝備質(zhì)量管理體系等認(rèn)證，入圍公安部警采中心協(xié)議供貨項(xiàng)目。
多年來，空御科技始終奮戰(zhàn)在低空安防保障的第一線，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和解決方案，憑借扎實(shí)的自主創(chuàng)新實(shí)力、貼近用戶的解決方案和專業(yè)快捷的客戶服務(wù)，贏得了市場的廣泛認(rèn)可。未來空御科技將繼續(xù)積極推動行業(yè)健康有序發(fā)展，為國家反恐、維穩(wěn)、民眾安全及軍事應(yīng)用提供有力支撐，成為國家空域安全背后的中堅(jiān)力量。
聯(lián)系方式：
電話：028-68731051、18084848218（微信同號）
郵箱：kongyu@skydefence.cn
官網(wǎng)：http://www.skydefence.cn/
2025-09-01 15:14
2025-08-29 10:19
2025-08-29 10:18
2025-08-29 10:16
2025-08-29 10:12
2025-08-28 11:18
2025-08-28 11:17
2025-08-28 11:10
2025-08-28 11:09
2025-08-27 14:15
