2022年3月15日，美國國會(huì)政府問責(zé)局（GAO）網(wǎng)站發(fā)布報(bào)告，題為《Science & Tech Spotlight: Counter-Drone Technologies》。報(bào)告要點(diǎn)如下：
無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)即“無人機(jī)”，用于拍照、運(yùn)送包裹、監(jiān)測農(nóng)作物等。然而，無人機(jī)可能會(huì)帶來重大的安全和安保風(fēng)險(xiǎn)——例如，如果它們進(jìn)入了機(jī)場附近的空域，或它們是否被用于毒品走私等非法活動(dòng)。為了降低這些風(fēng)險(xiǎn)，反無人機(jī)技術(shù)可以探測未經(jīng)授權(quán)或不安全的無人機(jī)，并在需要時(shí)干擾、捕獲它們或使其失能。
我們考察了反無人機(jī)系統(tǒng)的工作原理、這些技術(shù)的成熟度，以及使用這些系統(tǒng)帶來的一些機(jī)遇、挑戰(zhàn)和政策問題。
重要性
無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)或“無人機(jī)”可能對美國關(guān)鍵地點(diǎn)構(gòu)成安全和安保風(fēng)險(xiǎn)，并且可能用于走私或其它犯罪活動(dòng)。預(yù)計(jì)到 2024 年美國將有超過200萬架無人機(jī)，上述風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)增加。探測和緩解技術(shù)可以應(yīng)對這些風(fēng)險(xiǎn)，但可能面臨有效性和意外影響等方面的挑戰(zhàn)。
技術(shù)
問題何在？無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)（UAS）或“無人機(jī)”有多種用途，例如攝影、運(yùn)送包裹和監(jiān)測農(nóng)作物。但是，如果 UAS 在未經(jīng)授權(quán)的情況下進(jìn)入美國關(guān)鍵地點(diǎn)周圍的空域或用于非法活動(dòng)，也會(huì)帶來重大的安全和安保風(fēng)險(xiǎn)。為了降低這些風(fēng)險(xiǎn)，反無人機(jī)技術(shù)可以探測到此類未經(jīng)授權(quán)或不安全的無人機(jī)，并在需要時(shí)干擾、捕獲它們或使其失能。
美國已經(jīng)報(bào)告了幾起UAS事件。例如，2019年1月，紐瓦克自由國際機(jī)場在附近可能發(fā)現(xiàn)UAS后，暫停了所有著陸并讓飛機(jī)改道一個(gè)多小時(shí)。此外，走私者使用無人機(jī)系統(tǒng)將非法藥物運(yùn)入國內(nèi)（見圖1）。
隨著UAS使用的增加，此類事件的報(bào)告可能會(huì)增加。美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）預(yù)測，到 2024 年，商用 UAS 機(jī)隊(duì)將達(dá)到828000架左右，而休閑機(jī)隊(duì)將達(dá)到148萬架左右。
在國內(nèi)，現(xiàn)有的聯(lián)邦法律（例如《飛機(jī)破壞法》或《計(jì)算機(jī)欺詐和濫用法》）可能會(huì)限制或禁止反UAS活動(dòng)。然而，4個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)（國防部、能源部、司法部和國土安全部）已獲授權(quán)在某些情況下部署反無人機(jī)技術(shù)，例如保護(hù)敏感的政府設(shè)施，包括國內(nèi)軍事基地和監(jiān)獄，或提供體育錦標(biāo)賽期間的安全。
如何工作？反無人機(jī)技術(shù)通常分為兩類：探測和緩解風(fēng)險(xiǎn)。探測技術(shù)包括跟蹤熱特征的紅外設(shè)備、掃描控制信號的射頻系統(tǒng)以及識(shí)別UAS馬達(dá)產(chǎn)生的獨(dú)特聲音的聲學(xué)方法。根據(jù)巴德學(xué)院2019年的一份報(bào)告，射頻和雷達(dá)系統(tǒng)是最常見的探測技術(shù)（見圖 2）。
緩解技術(shù)可以擊退或攔截未經(jīng)授權(quán)的 UAS。例如，干擾信號能干擾或中斷UAS與其操作員之間的通信連接，從而觸發(fā) UAS 著陸或返回其操作員那里。根據(jù)巴德學(xué)院的報(bào)告，干擾是最常見的緩解技術(shù)。其它緩解技術(shù)包括可以使用定向能或動(dòng)能（如激光或射彈）來使UAS失能或被摧毀。然而，動(dòng)力學(xué)方法可能存在問題，因?yàn)閴嬄浠虮ǖ腢AS可能會(huì)導(dǎo)致意外損傷。
成熟度如何？盡管國防部至少從 2014 年開始在國外使用反無人機(jī)技術(shù)，但它在國內(nèi)的使用受到限制。最近4年，授權(quán)機(jī)構(gòu)在國內(nèi)部署了一些反無人機(jī)技術(shù)。然而，其中一些技術(shù)在探測和跟蹤小型UAS（小于25千克）方面的能力有限。此外，只有少數(shù)技術(shù)能成功地干擾UAS或使之失能，而其中許多只能在300米或更短的距離內(nèi)有效。
為了應(yīng)對UAS風(fēng)險(xiǎn)，美國聯(lián)邦航空局（FAA）（已 獲授權(quán)進(jìn)行有限的測試活動(dòng)）和一些授權(quán)機(jī)構(gòu)正在繼續(xù)測試、評估和開發(fā)一體化反UAS平臺(tái)。這些平臺(tái)所擁有的能力旨在應(yīng)對特定的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境。例如，強(qiáng)大的遠(yuǎn)程信號干擾器可能有效緩解農(nóng)村地區(qū)的UAS風(fēng)險(xiǎn)，例如在國內(nèi)一些軍事基地附近，但如果在城市或機(jī)場附近使用，采用同樣的技術(shù)也可能破壞合法和重要的通信。
UAS技術(shù)不斷進(jìn)步，變得更容易為公眾所用。例如，UAS變得更小、更具機(jī)動(dòng)性，使得探測和緩解風(fēng)險(xiǎn)更具挑戰(zhàn)性。為了保持有效，反無人機(jī)技術(shù)需要適應(yīng)這些變化。
機(jī)遇
• 增強(qiáng)安全性。UAS干擾了軍用和商用飛機(jī)的使用，進(jìn)入大型體育賽事的空域，非法訪問無線網(wǎng)絡(luò)，并在敏感的國家安全設(shè)施上空出現(xiàn)。反無人機(jī)技術(shù)可以解決對關(guān)鍵站點(diǎn)和資產(chǎn)的此類威脅。
• 改善態(tài)勢感知。反無人機(jī)平臺(tái)使得可以跟蹤關(guān)鍵站點(diǎn)附近的無人機(jī)活動(dòng)，并允許隨時(shí)間或位置的變化進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以更好地了解威脅。
挑戰(zhàn)
• 效能。電磁干擾（例如，電源線和 LED顯示屏）和小型空中物體（例如，鳥類）會(huì)使探測能力下降或使探測出錯(cuò)。風(fēng)險(xiǎn)緩解系統(tǒng)的有效范圍可能有限，或者難以對抗快速或以不可預(yù)測模式移動(dòng)的UAS。
• 意外影響。反無人機(jī)平臺(tái)可能會(huì)干擾附近的通信，例如使用導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備，從而造成安全隱患。對于動(dòng)力學(xué)緩解措施，出錯(cuò)的射彈或墜落的UAS可能會(huì)損壞財(cái)產(chǎn)或傷害地面人員。
• 授權(quán)機(jī)構(gòu)數(shù)量有限。截至2022年3月，只有四個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)獲得授權(quán)在某些情況下開展反無人機(jī)行動(dòng)，并且沒有任何州或地方機(jī)構(gòu)（或個(gè)人）擁有此類特定的聯(lián)邦授權(quán)。根據(jù)巴德學(xué)院的報(bào)告，地方機(jī)構(gòu)通常依靠少數(shù)聯(lián)邦反無人機(jī)單位來應(yīng)對其所在地區(qū)的無人機(jī)威脅。
• 隱私問題。反無人機(jī)探測方法可以收集個(gè)人身份信息，例如有關(guān)操作員的信息或旁觀者的相機(jī)圖像。
政策背景和問題
隨著UAS使用的增加以及對反UAS技術(shù)需求的增加，決策者面臨的關(guān)鍵問題包括：
• 哪些研發(fā)可能會(huì)帶來創(chuàng)新的反無人機(jī)解決方案，這些解決方案可以更有效地解決UAS安全和安保風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)最大限度地減少對空域或公眾的意外影響？
• 如果政策制定者考慮授權(quán)其它主體（包括州和地方執(zhí)法機(jī)構(gòu)）使用反無人機(jī)系統(tǒng)，并擴(kuò)大這些技術(shù)的使用，可能的取舍是什么？
• 如果政策制定者考慮擴(kuò)大授權(quán)，應(yīng)在聯(lián)邦機(jī)構(gòu)和其它機(jī)構(gòu)使用這些技術(shù)方面采取哪些恰當(dāng)?shù)乃痉▍f(xié)調(diào)和監(jiān)管監(jiān)督？
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