無人機(jī)全稱“無人駕駛飛行器”，（Unmanned Aerial Vehicle）英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。隨著無人機(jī)研發(fā)技術(shù)逐漸成熟，制造成本大幅降低，無人機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，除軍事用途外，還包括農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、警用執(zhí)法、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測、森林防火以及影視航拍等民用領(lǐng)域[1]。

然而，隨著使用難度的不斷降低,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(huì)和人民造成了安全危害。隨著功能越來越先進(jìn)的新式無人機(jī)不斷涌現(xiàn)，也帶來了安全和隱私方面的憂患，如無人機(jī)偷窺侵犯隱私權(quán)，在國家機(jī)關(guān)和軍隊(duì)駐地等敏感區(qū)域飛行危害國家安全，以及無人機(jī)操作不當(dāng)引發(fā)安全事故等等[1]。針對日趨嚴(yán)峻的“黑飛”無人機(jī)威脅，反無人機(jī)技術(shù)裝備和市場也得到了快速的發(fā)展，當(dāng)前無人機(jī)防御系統(tǒng)主要功能包括探測定位及預(yù)警、干擾壓制、毀傷等，其工作面以區(qū)域?yàn)橹?，?yīng)用不當(dāng)將影響其他系統(tǒng)的正常工作。本文就無人機(jī)防御系統(tǒng)與電力系統(tǒng)中時(shí)間同步系統(tǒng)的兼容性進(jìn)行分析。

2 反無人機(jī)技術(shù)體系組成

反無人機(jī)技術(shù)體系主要包括探測跟蹤和預(yù)警、擊毀、干擾、偽裝欺騙等內(nèi)容。實(shí)施反無人機(jī)工作的原理是，首先對入侵無人機(jī)進(jìn)行探測跟蹤和預(yù)警，然后再根據(jù)實(shí)際情況，選擇對無人機(jī)實(shí)施捕捉、擊毀或者干擾、控制，另外還可通過一些偽裝防護(hù)方法，降低無人機(jī)的襲擾成功率。

目前,國外反無人機(jī)裝備主要有信號干擾、黑客攻擊、“反無人機(jī)”無人機(jī)、無線電反制、激光炮、聲波等類型，特點(diǎn)和效果各部相同，但根據(jù)其技術(shù)及反制措施總體上可分為探測定位與預(yù)警技術(shù)、干擾壓制技術(shù)、毀傷技術(shù)三大類[2]。

（1）探測定位與預(yù)警技術(shù)

無人機(jī)探測定位與預(yù)警技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)及其操控者的探測、定位和取證。主要包括雷達(dá)探測跟蹤技術(shù)、光學(xué)視頻監(jiān)控技術(shù)、無線電信號探測技術(shù)等。

（2）干擾壓制技術(shù)

無人機(jī)干擾壓制技術(shù)通過對無人機(jī)控制、數(shù)據(jù)和導(dǎo)航信號的阻斷、壓制或欺騙，實(shí)現(xiàn)對非法入侵無人機(jī)的控制、迫降、抓捕或驅(qū)離。

（3）毀傷技術(shù)

主要包括激光武器技術(shù)、反無人機(jī)導(dǎo)彈技術(shù)、微波武器技術(shù)、“反無人機(jī)”格斗型無人機(jī)技術(shù)和常規(guī)火力毀傷技術(shù)等。

3 反無人機(jī)技術(shù)路線兼容性

3.1 探測取證及預(yù)警技術(shù)

（1）雷達(dá)探測跟蹤技術(shù)

無人機(jī)雷達(dá)探測跟蹤技術(shù)主要使用Ku波段（12-18GHz）、S波段（2-4GHz）等型雷達(dá)探測、跟蹤非法入侵無人機(jī)。雷達(dá)所使用頻段為專用授權(quán)頻段，理論上不存在與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性問題（相同頻段雷達(dá)除外）。

（2）光學(xué)視頻監(jiān)控技術(shù)

無人機(jī)光學(xué)視頻監(jiān)控技術(shù)通常使用攝像機(jī)在雷達(dá)的輔助下采集視頻信息，利用視頻分析技術(shù)對無人機(jī)的入侵犯罪進(jìn)行取證，理論上不存在與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性問題。

（3）無線電信號監(jiān)測技術(shù)

無線電信號探測技術(shù)對無人機(jī)的操控和信息傳輸無線信號的監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)樣本的比較、信號源分析等方法對非法入侵無人機(jī)進(jìn)行探測、跟蹤。該技術(shù)使用無源傳感器，不對外發(fā)射無線電信號，理論上不存在與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性問題。

3.2 干擾壓制技術(shù)

由于絕大部分無人機(jī)的飛行控制均采用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的方式，因此，可以通過對無人機(jī)的GPS信號接收機(jī)進(jìn)行電子干擾，導(dǎo)致無人機(jī)只能依靠基于陀螺儀的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，從而無法獲得足夠精確的自身坐標(biāo)數(shù)據(jù)，也就失去了作業(yè)的精度[4]。

（1）導(dǎo)航信號干擾壓制技術(shù)

無人機(jī)導(dǎo)航信號干擾壓制技術(shù)主要采用專用設(shè)備發(fā)射定向或全向干擾信號，使無人機(jī)導(dǎo)航單元無法正常工作而實(shí)現(xiàn)對入侵無人機(jī)的控制、迫降或使其返航。

無人機(jī)導(dǎo)航信號干擾壓制通常發(fā)射的干擾信號頻段是1.45GHz-1.65GHz，涵蓋北斗、GPS、GLONASS和Galileo的信號頻點(diǎn)。當(dāng)前主流無人機(jī)防御系統(tǒng)使用的導(dǎo)航信號干擾壓制設(shè)備，不管定向還是全向，其發(fā)射的干擾壓制信號均是面覆蓋信號，凡是坐落在該覆蓋面內(nèi)的接收北斗、GPS、GLONASS和Galileo信號的設(shè)備均會(huì)被影響，如接收北斗/GPS授時(shí)的時(shí)間同步系統(tǒng)，使用北斗衛(wèi)星通訊的抄表系統(tǒng)等。因此，無人機(jī)導(dǎo)航信號干擾壓制存在與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性問題。

對時(shí)間同步系統(tǒng)來說，導(dǎo)航信號干擾壓制將產(chǎn)生兩種形式的影響：(1)設(shè)備無法接收到授時(shí)信號而進(jìn)入守時(shí)狀態(tài)；(2)設(shè)備接收的授時(shí)信號減弱導(dǎo)致系統(tǒng)的授時(shí)準(zhǔn)確度降低。對于第一種情形，符合《Q/GDW 11539-2016 電力系統(tǒng)時(shí)間同步及監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的時(shí)間同步系統(tǒng)的準(zhǔn)確度將以1us/h的速度變差，符合《DL/T 1100.1-2009電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng) 第1部分：技術(shù)規(guī)范》的時(shí)間同步系統(tǒng)的準(zhǔn)確度將以55us/h的速度變差[6]，對于第二種情形，符合Q/GDW 11539-2016標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間同步系統(tǒng)的準(zhǔn)確度將以200ns/s的步長變差，符合DL/T 1100.1-2009標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間同步系統(tǒng)的輸出信號準(zhǔn)確度可能出現(xiàn)較大的抖動(dòng)，最大可能到毫秒級。

對使用北斗衛(wèi)星通訊的抄表系統(tǒng)，導(dǎo)航信號干擾壓制可能使系統(tǒng)通信中斷或通信速度嚴(yán)重降低。

（2）導(dǎo)航信號欺騙技術(shù)

無人機(jī)導(dǎo)航信號欺騙技術(shù)主要采用專用設(shè)備發(fā)射全向干擾信號，使無人機(jī)導(dǎo)航單元獲得錯(cuò)誤位置信息而無法飛抵目標(biāo)空域，從而實(shí)現(xiàn)對入侵無人機(jī)的驅(qū)離[5]。

當(dāng)前使用的導(dǎo)航信號欺騙設(shè)備，其發(fā)射的干擾壓制信號是面覆蓋信號，凡是坐落在該覆蓋面內(nèi)的設(shè)備均會(huì)被影響，如接收北斗/GPS授時(shí)的時(shí)間同步系統(tǒng)，使用北斗衛(wèi)星通訊的抄表系統(tǒng)等。因此，無人機(jī)導(dǎo)航信號欺騙存在與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性問題。

（3）控制、數(shù)據(jù)傳輸信號干擾壓制技術(shù)

非法入侵無人機(jī)正常工作需要有地面控制信號操控，其非法獲取的數(shù)據(jù)可能需要傳輸回控制中心。因此，干擾壓制非法入侵無人機(jī)控制、數(shù)據(jù)傳輸信號，可以阻斷機(jī)密的繼續(xù)泄露，阻止非法入侵無人機(jī)逃逸[5]。

無人機(jī)控制、數(shù)據(jù)傳輸信號通常使用的頻段有：430-470MHz，840MHz，920MHz，2400-2500MHz，5700-5800MHz，這些頻段有的是專用頻段，有的是公用頻段，控制、數(shù)據(jù)傳輸信號干擾壓制技術(shù)同樣是定向或全向發(fā)射同頻段干擾壓制信號，凡是坐落在該覆蓋面內(nèi)的使用相同頻段信號的設(shè)備均會(huì)被影響。因此，無人機(jī)控制、數(shù)據(jù)傳輸信號干擾壓制存在與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性問題。

3.3 毀傷技術(shù)

現(xiàn)有無人機(jī)毀傷技術(shù)主要包括激光武器技術(shù)、反無人機(jī)導(dǎo)彈技術(shù)、微波武器技術(shù)、格斗型無人機(jī)技術(shù)和常規(guī)火力毀傷技術(shù)等。運(yùn)用這些技術(shù)的反無人機(jī)武器裝備組成地面-空中火力打擊網(wǎng)，依據(jù)偵察情報(bào)系統(tǒng)提供的情報(bào)信息，采取適當(dāng)措施，運(yùn)用合理的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，對無人機(jī)實(shí)施實(shí)時(shí)火力摧毀。由于激光武器具有反應(yīng)時(shí)間短、照射速度快、命中精度高、輻射強(qiáng)度高、摧毀威力大、不易受電子干擾等優(yōu)點(diǎn)，目前在該類型無人機(jī)防御系統(tǒng)中普遍使用[1]。電力系統(tǒng)應(yīng)用需要關(guān)注的兼容性問題在于誤傷。

3.4 兼容性分析

綜上所述，無人機(jī)防御系統(tǒng)使用了部分與正常使用技術(shù)對立的技術(shù)手段，如導(dǎo)航信號干擾壓制技術(shù)、導(dǎo)航信號欺騙技術(shù)，這些技術(shù)手段的作用面均是區(qū)域性的，并且是不分?jǐn)澄业?，因此，這些技術(shù)手段發(fā)揮作用時(shí)，正常工作的時(shí)間同步系統(tǒng)設(shè)備也會(huì)受到與“黑飛”無人機(jī)同樣的影響。根據(jù)無人機(jī)防御系統(tǒng)廠商提供的信息，該系統(tǒng)經(jīng)常永久或臨時(shí)部署應(yīng)用于重要的特定場合，如國家機(jī)關(guān)、軍隊(duì)駐地、重要會(huì)場。而這些場合也常常是重點(diǎn)電力供應(yīng)保障對象。因此，相關(guān)運(yùn)維人員、時(shí)鐘設(shè)備生產(chǎn)廠商等應(yīng)著重關(guān)注時(shí)間同步系統(tǒng)與無人機(jī)防御系統(tǒng)的兼容性問題，研制具有防欺騙和抗干擾功能的設(shè)備，以應(yīng)對類似問題對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生的威脅。

4 兼容性問題應(yīng)對策略

公安部發(fā)布的GA 1800—2021《電力系統(tǒng)治安反恐防范要求》明確規(guī)定：無人機(jī)防御系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)有保障措施，不得對電力系統(tǒng)授時(shí)產(chǎn)生影響。為實(shí)現(xiàn)上述兼容性要求，我們研制了衛(wèi)星信號安全防護(hù)裝置，裝置適用于電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)、發(fā)電廠、變電站、集控站等所用時(shí)間同步裝置的衛(wèi)星信號抗干擾防欺騙功能原位加固，適用于金融、證券、通信、交通、智能制造、教育、醫(yī)療等行業(yè)時(shí)間服務(wù)器的衛(wèi)星信號抗干擾防欺騙功能原位加固，可以有效提升時(shí)間同步裝置/時(shí)間服務(wù)器抗干擾和防欺騙能力。

衛(wèi)星信號安全防護(hù)裝置的配置，同時(shí)可以達(dá)成GA 1800—2021《電力系統(tǒng)治安反恐防范要求》對時(shí)間同步系統(tǒng)防欺騙抗干擾的規(guī)定：電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)的衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)間同步系統(tǒng)應(yīng)采取防干擾安全防護(hù)和隔離措施，具備常規(guī)電磁干擾信號入侵監(jiān)測和實(shí)時(shí)告警能力、衛(wèi)星信號拒止條件下高精度時(shí)間同步保持和干擾信號安全隔離能力，使用GPS為主授時(shí)的系統(tǒng)還應(yīng)具備使用北斗衛(wèi)星原位加固授時(shí)防護(hù)與GPS信號安全隔離能力。同時(shí)，使時(shí)間同步系統(tǒng)滿足DL/T 1100.5—2019《電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng) 第5部分：防欺騙和抗干擾技術(shù)要求》。

衛(wèi)星信號安全防護(hù)裝置可以防轉(zhuǎn)發(fā)式、生成式和入侵式欺騙，具有干擾檢測及告警、 防欺騙及欺騙告警、饋線狀態(tài)檢測及告警、饋線短路保護(hù)、退出無礙等功能。裝置串行安裝于時(shí)間同步裝置/時(shí)間服務(wù)器的衛(wèi)星天線輸入接口，施工難度低，饋線短路保護(hù)、退出無礙功能設(shè)計(jì)確保即使串行接入也不影響原有設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

衛(wèi)星信號安全防護(hù)裝置 連接方案