摘要：针对无人机的威胁，介绍鹰潭机务段的无人机防控需求和设计方案，提出建议，以保障鹰潭机务段的低空安全和稳定运行。

　　关键词：鹰潭机务段；无人机；防控

　　1  概述

　　1.1 背景

　　2024年3月，低空经济被首次写入政府工作报告；2024年7月，《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》明确提到“发展通用航空和低空经济”。随着低空经济产业发展和无人机技术提升，对航空巡检、物流配送、应急响应等各个领域带来了彻底的改变。然而，随着无人机的推广应用，各类违法试用无人机的现象也日渐严重，给社会安全、经济运行带来了前所未有的威胁。2024年，在铁路峨眉山站抓获“黑飞”无人机，距离高铁电力线路仅87米；在柳州铁路金城江站抓获“黑飞”无人机拍摄，位于电力线路导线正上方；在福建古田火车站广场抓获“黑飞”无人机航拍，威胁站点运行安全。

　　鹰潭机务段是一个集客货运输牵引和机车检修为一体的综合型机务段，隶属中国铁路南昌局集团有限公司，位于江西省鹰潭市月湖区，包含主要交通枢纽、机车检修区域以及油库存储点。因此，鹰潭机务段等重要区域对无人机防控提出了急迫的需求。

　　1.2 鹰潭机务段无人机防控需求

　　1.2.1鹰潭机务段无人机防控的重要性

　　（1）重要交通枢纽

　　鹰潭机务段主要担负沪昆线、峰福线、皖赣线、京广线、京九线等五条干线和吉衡线、外南线、上饶联络、分茶、上新、乐德等五条支线的运输牵引任务，涉及浙、赣、湘、闽、皖五省，运营总里程2596.4公里，客运总量占中国铁路南昌局集团有限公司的30%，货运总量占中国铁路南昌局集团有限公司的42%，无人机袭击会造成大面积交通线路停运，社会影响恶劣。

　　（2）重要检修保障区域

　　鹰潭机务段管理鹰潭客车运用车间、鹰潭货车运用车间、上饶运用车间、新余运用车间、萍乡运用车间、景德镇运用车间、鹰潭检修车间、鹰潭整备车间、设备车间、综合车间，以及新余、鹰潭2个救援点，其中鹰潭设有油库，无人机袭击会造成重大生命、财产损失。

　　（3）城郊复杂环境（环境易于无人机侵袭）

　　鹰潭机务段紧邻东湖公园和信江，同时附近有大量农田，易受到消费级无人机（航拍摄影等）、植保无人机等的侵袭，影响机务段的正常运行，甚至财产损失。

　　1.2.2鹰潭机务段无人机防控需求

　　（1）平战结合的无人机防控

　　鹰潭机务段无人机防控系统具备“平战结合”的特点。在战时，能融入军用和人防系统，为城市防空提供低空超低空防空的有效补充，提升空域防控能力；在平时，构建鹰潭机务段核心区域的低空超低空空域的无人机感知和防控能力，有效保障鹰潭机务段的正常运行。

　　（2）多层次梯度防控

　　鹰潭机务段无人机防控系统既要面临远距离的无人机的袭击，又要防备消费级无人机的侵袭，需要构建全面覆盖1000m以下的低空空域的多层次梯度的无人机防控能力，具备远距离预警探测、中距离精确跟踪、近距离目标指示、以及快速灵巧处置的能力。

　　2 相关理论和技术

　　2.1 无人机探测技术

　　无人机探测方式主要有雷达探测、光电探测、无线电侦测等，随着技术的发展，从目标信息分析等方面均提出了目标识别的要求，无人机探测技术向目标感知和识别发展。现将雷达探测、光电探测和无线电侦测等三种方式进行对比，结果见下表。

表1   三种无人机探测方式对比

　　2.2 无人机处置技术

　　现阶段无人机拦截处置有多种手段，其中以电磁干扰、导航诱骗、强激光打击、高能微波打击最为典型，无人机拦截处置手段优缺点对比见下表。

表2    无人机拦截处置手段对比

　　3 鹰潭机务段无人机防控系统总体方案

　　3.1 系统工作原理

　　鹰潭机务段无人机防控系统针对以无人机为代表的低空超低空目标，通过多手段复合探测、远程大范围预警、全天候无人机值守等实现对低空目标的搜索预警，然后对目标稳定跟踪、精确识别、可靠判断以及快速决策，形成指挥控制决策策略，最后调动多干扰、诱骗、等多种手段快速准确响应，实现对低空无人机威胁的多层次防控。无人机防控系统工作原理如下图所示。

图1 无人机防控系统工作原理

　　3.2 系统构成

　　鹰潭机务段无人机防控系统由雷达探测设备、光电跟踪设备、无线电监测设备、固定式无线电压制设备、便携式压制设备、固定式导航诱骗设备、便携式导航诱骗设备、指挥控制系统、服务器等组成。

表3 系统组成

　　3.3 系统架构

　　无人机防控系统采用分布式组网构架，由1个指挥控制系统和多个探测设备组成，各探测设备采用无人值守工作模式，通过多模式探测能力和智能化指挥控制，对各探测设备发现的目标快速识别确认后，操控固定干扰/导航诱骗设备或引导便携式干扰/导航诱骗设备对威胁目标进行拦截处置。系统构架如下图所示。

图2 无人机防控系统构架示意图

　　系统通过有线和无线通信网络，构建了一套分布式构架的无人机防控系统，利用指控系统辅助决策算法实现智能化指挥，指挥层级设置简单，对处置设备指挥扁平化、高效。

　　多探测设备协同工作：雷达负责机务段核心区域内疑似无人机的探测，并提供目标的距离、方位、高度、速度信息；无线电探测设备监测空域内无线电频谱信号，提供目标频率、方位和目标类型初步判断；光电探测设备在雷达和无线电侦测信息引导下实现威力范围内目标的精确跟踪、确认和现场取证。不同类型探测设备可对单一设备发现的疑似信息进行相互印证。采用标准化接口配置，能够根据需求，增加配置数量，扩大覆盖范围。

　　3.4 系统功能

　　机务段核心区域无人机防控系统采用分布式无人值守设计，各探测处置设备采用标准化接口设计，能实现覆盖区域范围进行配属，实现对管控区域内无人机目标的探测、确认和识别，并上报指挥系统，遥控无线电干扰实施拦截处置，也能够通过便携式导引终端实时目标引导信息寻找违规操控无人机肇事者，满足机务段对无人机的综合防控需求。

　　（1）目标探测和识别

　　具备利用雷达、光学设备、无线电频谱监测等多种探测手段，对空中典型“低小慢”无人机进行全天候、全方位的搜索、探测的功能。

　　能够对无线电监测、雷达、光电等探测手段得到的目标信息，进行多手段互相验证。能够自动识别、比对雷达、光电、无线电监测系统发现的同一飞行目标的不同信息，对侦测数据及信息进行分析、融合，从而达到进一步明确飞行目标的目的。

　　（2）指挥控制

　　对无线电监测、雷达探测、光电跟踪、固定干扰/导航诱骗设备和便携式干扰/导航诱骗设备实现集成管理、自动协作，完成完整管控全流程功能。

　　通过无线网络向便携引导终端发送目标数据，利用便携式导引终端接收并显示指控系统分发的目标引导信息和指挥控制信息，辅助公安民警、机务段工作人员对黑飞无人机和操作者进行搜捕。

　　通过有线、无线的自组网方式，实现对保障区域内所有无人机管控设施实施远程指挥、远程控制。

　　根据各种探测手段发现到的无人机目标数据，智能且自动化的联动固定干扰/导航诱骗设备，对非法无人机实施有效处置。

　　（3）目标显示

　　系统具备监测显示无人机位置（包括高度、经纬度、距离信息）、无人机速度等功能。

　　在数字地图上显示目标运动轨迹，标注预警区、保护区和核心区（处置区），实时显示区域态势情况。

　　（4）设备日志管理

　　能够对无人机从探测发现到最终处置的全过程回放。能够对监测的无线电、雷达、光电等数据进行事后数据分析，并且提供数据分析报告，辅助机务段人员/公安民警追查违法人员。

　　具有对各设备工作状态和使用的管理功能，实时监测各个设备的工作状态。

　　（5）系统扩展

　　系统具备可与其他相关的第三方系统连接共享数据资源，提高系统的探测识别能力。

　　3.4 主要技术指标

　　（1）探测目标类型

　　固定翼无人机（RCS：0.5㎡）；

　　四旋翼小微无人机（RCS：0.01㎡）。

　　（2）覆盖高度范围

　　1000m以下。

　　（3）指挥控制能力

　　指挥空情融合数量：≥100批；

　　具备声音告警能力；

　　告警延时：≤1s（从雷达发现目标到告警发出）。

　　（4）干扰/导航诱骗处置

　　固定干扰设备能够覆盖机务段重要区域；

　　（5）系统供电

　　系统采用AC220V、50Hz供电。

　　（6）席位设置

　　系统采用智能化，无需专人值守，可设置操作席位2人。

　　（7）环境适应性

　　工作温度：-20°～+55°；

　　天气适应性：系统具备雨、雪、雾全天候工作能力；

　　抗风：八级风能正常工作；

　　具备防雷击功能。

　　可在淋雨环境中使用，达到IP54防护级别。

　　3.5效能评估

　　3.5.1“看得见”效能评估

　　对侵入核心区威胁目标的准确探测和甄别，是该防控系统的核心，本方案中采取无线电侦测预警、雷达分布式组网探测为主，辅以光电探测设备确认的方式，实现对威胁目标的探测、识别和定位。

　　采用分布式多频段雷达组网探测和高度分层处理算法，可以实现无人机和地面运动目标的区分，提高飞鸟和无人机分类识别的概率。

　　在雷达和无线侦测设备引导下，光电探测设备可实现对目标的可视化探测和确认，又进一步改善对飞鸟和旋翼类目标的识别概率，以及避免地面车辆干扰，光电探测设备作为成像设备，探测结果可作为系统捕获违规目标的证据，方便取证，进一步提升系统“看得见”能力。

　　该系统所选雷达、无线电侦测和光电探测满足机务段复杂环境使用需求。

　　3.5.2“压得住”效果评估

　　通过配备的固定干扰/导航诱骗设备快速处置，能实现机务段核心区域无人机快速处置，为地面人员提供空情引导，辅助处置人员快速对目标实施处置。机务段核心区域内人员可选配便携干扰/导航诱骗设备，在条件许可的情况下，对无人机灵活处置。

　　3.5.2“找得到”效果评估

　　该方案还可为机务段核心区域警戒人员配备了便携引导终端，通过系统提供的目标航迹和实时目标信息，能够引导人员快速机动到指定区域，锁定无人机获“黑飞”肇事者，根据航迹信息和对“黑飞”肇事者实施有效抓捕。

　　4 结论

　　通过对鹰潭机务段核心区域的无人机防控需求分析、总体设计，明确了鹰潭机务段无人机防控组成、工作原理，评估了鹰潭机务段无人机防控系统的效能，为保障鹰潭机务段运行安全提供了支撑，同时，鹰潭机务段无人机防控系统具有可复制性，能够在铁路系统各个核心机务段/站点推广应用。

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