無人機防御技術在油氣田重點目標的應用研究

馬方 岳妍瑛 盧敏

[摘 要]近年來，無人機產業發展迅猛，并逐漸從軍用領域擴展到民用領域，為航拍測繪、災難救援、新聞報道、快遞物流等行業帶來了極大便利，但因無人機“黑飛、誤飛”在國內外造成的安全事件（故）也屢有發生。油氣田屬于高危行業，易燃、易爆等特點使其更容易遭到暴恐分子襲擊和破壞。本文對當前油氣田重點目標低空無人機防御技術的應用方案進行論證和研究，為無人機防御技術在油氣田低空防御和敏感區域突發事件應對中的應用提供參考。

[關鍵詞]無人機防御技術;重點目標;油氣田

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.026

[中圖分類號]F270.7;TE48[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）20-00-02

0? ? ?引 言

油氣田屬于高危行業，尤其在生產區域的大站、大庫（如石油儲備庫、儲氣庫、凈化廠、聯合站等）一般都屬于重大危險源，存儲物質具有易燃、易爆、易擴散揮發等特點，事故發生的風險值較高，稍有不慎就極有可能出現火災、爆炸、中毒等事故災害，無論是對人員安全、財產安全還是周圍環境都有較大的危害和影響，造成的直接和間接經濟損失無法估量。隨著民用無人機產業的開放和快速發展，在無人機行業領域，飛行愛好者通過航拍、測繪等方式誤入油氣庫區事件時有發生。因此，現階段在油氣田重點目標研究和應用有效的無人機防御技術變得尤為重要和迫切。

1? ? ?國內外發展趨勢

國內外無人機偵測與防御技術發展起步較晚，且以軍用為主。近年來，民用無人機市場規模不斷擴大，無人機防御領域技術研究越來越多。目前，無人機防御技術主要包括兩部分：無人機偵測技術和無人機防御技術。技術類型主要包括4類：跟蹤預警技術、干擾技術、毀傷技術和截獲技術。民用市場以跟蹤預警和干擾技術為主，更關注的是性價比、實用性、易用性以及減少二次事故。

2? ? ?潛在隱患風險概述

油氣田生產區域大多高度分散，周邊有戈壁、丘陵、山巒等復雜環境，同時部分重點目標處于鬧市及鄉鎮村莊，外部環境復雜。儲氣庫、石油儲備庫等油氣田重點目標作為安防重地，更容易受到襲擊。針對重點目標“低、小、慢”類無人機可能造成的威脅，目前在防范工作方面還存在以下問題：①站庫管理主要依靠人工巡邏，人員無法準確判識空中物體，并采取應急措施;②安防手段單一被動，受天氣條件影響無法實現全天候、全時段、無死角監視，值守人員不具備庫區空中突發事件的應對能力;③地面安保措施可以采取簡單的物防、技防手段，空中安保措施為零;④重點目標關鍵區域（如罐區、關鍵運行裝置等）一旦受到無人機“黑飛、誤飛”導致的撞擊或墜毀，可能引發火災、爆炸等重大安全事故;⑤一旦發生無人機突發事故，在社交網絡快速傳播下，就會給油田及當地輿情造成不良社會影響。

3? ? ?無人機偵測防御技術

目前，無人機偵測防御技術相對成熟、應用比較廣泛的主要是干擾阻斷類技術。

3.1? ?無人機偵測技術

無人機偵測技術主要包括聲波探測、圖像探測、電磁頻率探測及雷達探測4種類型，從偵測能力和適應性看，電磁頻率偵測能夠滿足油氣田安保防范需求。

3.2? ?無人機防御技術

無人機防御技術主要包括物理毀傷類防御技術和電磁頻率干擾類技術。其中，物理毀傷類防御技術主要用于軍事。就石油行業特點而言，結合油氣田重點目標實際，油田企業更適合應用電磁頻率干擾類技術開展重點目標安保防范工作。

3.3? ?防御技術方案分析論證

通過對幾種無人機入侵方式和防御技術的需求進行研究，結合無人機導航誘騙設備與電磁頻譜偵測設備、無人機干擾防御設備進行進一步分析研究，對幾種防御技術方案進行論證及優缺點對比，具體如下。

3.3.1? ?方案一：“GPS導航誘騙技術”

其通過播發與真實衛星導航信號相同的誘騙信號，形成油氣田重點目標或重點部位的球形立體防御空間，以微功率發射誘騙導航管控信號驅離無人機。優點：可對入侵無人機實施GPS誘騙干擾。缺點：①GPS導航誘騙設備全天24小時開啟，會持續發射虛假GPS信息，可能會對油氣田庫區內人員定位巡檢設備、周邊移動基站GPS授時、周邊車輛定位等造成影響，無法評估是否防御成功;②無法有效處置境外無人機、改裝“黑飛”無人機入侵行為;③無法有效處置只通過“通信鏈路控制”而不開啟導航的無人機入侵行為。

3.3.2? ?方案二：“電磁頻譜偵測+GPS導航誘騙技術”

為了減少導航誘騙對油氣田庫區內人員定位巡檢設備、周邊移動基站GPS授時、周邊車輛定位等造成的影響，并實現對無人機的偵測、預警以及防御效果評估，相關單位應在導航誘騙技術的基礎上增加無人機電磁頻譜偵測設備，該設備只接收不發射無線電信號。優點：①可對入侵無人機實施GPS導航誘騙干擾;②偵測設備與GPS誘騙設備聯動，當偵測到無人機時才開啟GPS誘騙干擾，干擾結束自動關停，對庫區人員定位巡檢設備、周邊移動通信基站授時、周邊車輛的GPS導航不會產生持續影響;③可以跟蹤、預警無人機，并評估是否防御成功。缺點：①無法有效處置境外無人機、改裝“黑飛”無人機入侵行為;②無法有效處置只通過“通信鏈路控制”而不開啟導航的無人機入侵行為。

3.3.3? ?方案三：“電磁頻譜偵測+GPS導航誘騙+全頻段干擾壓制技術”

為了解決境外無人機、改裝“黑飛”無人機入侵問題，有效處置只通過“通信鏈路控制”而不開啟導航的無人機入侵行為，相關單位應增強全頻段干擾防御，對無人機的通信鏈路進行有效干擾，從而使無人機驅離或迫降。境外無人機、改裝“黑飛”無人機采用特殊的飛控頻段，相關單位需要應用全頻段頻譜（如：200 MHz～6 GHz）偵測技術及全頻段干擾處置技術，并選用支持全頻段頻譜偵測、干擾一體機，在偵測到可疑無人機頻段后，能夠立即自動設置對應的干擾信號，并精確處置無人機，使無人機迫降或驅離。優點：①可對入侵無人機實施GPS導航誘騙干擾和通信鏈路干擾;②偵測設備與GPS誘騙設備、全頻段干擾設備聯動，當偵測到無人機時開啟GPS誘騙干擾，干擾結束自動關停，對庫區人員定位巡檢設備、周邊移動通信基站授時、周邊車輛的GPS導航影響小;③具有偵測功能，可以跟蹤、預警無人機，也能評估是否防御成功;④能對境外無人機、改裝“黑飛”無人機進行偵測干擾處置;⑤有效處置只通過“通信鏈路控制”而不開啟導航的無人機入侵行為。缺點：加入了多種技術的干擾方式，干擾功率有可能間接對油氣庫區造成影響。

4? ? ?現場應用情況

4.1? ?設備選型依據

依據中華人民共和國公共安全行業標準GA 1551.1-2019《石油石化系統治安反恐防范要求》（第1部分：油氣田企業）中關于儲油（氣）庫應配備符合國家有關規定的反無人機主動防御系統相關要求，組織在某油田一級重點目標開展毫瓦特基站式無人機誘騙防御系統現場部署和實驗，并邀請當地公安機關反恐部門和無線電委員會對無人機誘騙防御設備進行技

術測驗。

4.2? ?關鍵指標要求

部署毫瓦特基站式無人機誘騙防御系統時，要在100～500

米目標半徑內形成導航信號誘騙防御，系統24小時持續工作，無須人員值守，信號發射功率小于10毫瓦，能有效應對導航模式下無人機機群侵擾和襲擊。

4.3? ?試驗過程

在距離一級重點目標生產區500米處，選定試飛小米4K、大疆域Air、大疆域Pro無人機，按照不同入侵方式，進行4次低空入侵現場實驗。第一次在該系統撤防狀態下由小米4K、大疆域Air兩架無人機進行侵入試飛，侵入成功;第二次在該系統布防狀態下由小米4K、大疆域Air兩架無人機進行侵入試飛，被成功驅離防范區域;第三次在該系統布放狀態下由小米4K、大疆域Air兩架無人機侵入試飛，被成功驅離防范區域;第四次由大疆域Pro無人機掛載1 000毫升液體實施入侵實驗，被成功驅離防范區域。針對4次不同狀態下的入侵試驗，在關閉系統和開啟系統的情況下可實現無人機的低空防御。通過當地無線電管理委員會對該設備進行技術檢測，各項檢測結果均在檢測合格范圍內，符合國家無線電管理要求和標準，同時也符合公共安全行業《石油石化系統治安反恐防范要求》。但是，根據我國無線電管理的相關制度，新設無線電發射裝置不得對已有的用頻設備造成有害干擾。在使用無人機防御的相關裝置時，要注意對其他合理用頻設備設施的保護。

5? ? ?結 語

本文通過無人機防御技術在油氣田重點目標、重點部位的研究分析、方案論證和現場應用，在油氣田重點目標生產要害部位部署無人機防御設備，配合現有的人防、物防、技防等安防措施，能夠形成從空中到地面立體化的安保防恐新格局，補齊油氣田重點目標、重點部位等敏感區域的空域管控短板，提高防范能力。隨著無人機產業的快速發展，無人機防御技術也在不斷升級更新，逐步在油氣田企業深入推廣和應用。

主要參考文獻

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[收稿日期]2020-09-09