小型無人機系統(tǒng)未來將會如何發(fā)展

2020年3月12日，蘭德公司網站發(fā)布題為《Small Unmanned Aerial System Adversary Capabilities》的報告，作者是布拉德利·威爾遜、肖恩·蒂爾尼(技術分析師)和布倫丹·托蘭德(海軍和海軍陸戰(zhàn)隊中心副主任、運籌學高級研究員)等11人。報告要點如下：

研究的問題

(1)在下一個5-10年里，小型無人機系統(tǒng)有哪些功能可用于邪惡目的？

(2)當前可用的系統(tǒng)有哪些性能特征，關于這些性能的潛在發(fā)展，市場趨勢揭示了什么？

(3)這些系統(tǒng)對美國國土安全部(DHS)的探測、識別、分類和應對工作構成了哪些挑戰(zhàn)，以及對其未來的反小型無人機行動產生什么影響？

尤其是在諸如城區(qū)等對感官造成嚴重干擾的環(huán)境下，難以對重量小于55磅的邪惡小型無人機系統(tǒng)進行檢測、識別、分類并因而難以采取對抗措施。隨著DHS針對來自小型無人機系統(tǒng)的潛在威脅做準備，它將需要知道可以使用這些系統(tǒng)的威脅場景類型，邪惡行為者可能利用哪些設計元素，以及在不久的將來哪些技術和性能可能會被用來威脅公共安全或促進DHS應對此類活動的努力。

為了支持DHS確定應該優(yōu)先投資哪些方面的反無人機系統(tǒng)能力，本報告研究了小型無人機系統(tǒng)的開發(fā)趨勢，可能有助于邪惡使用者的性能特征，以及此類行為者如何使用單個小型無人機系統(tǒng)(或多個系統(tǒng))進行各種類型的操作——從監(jiān)視美國政府的設施到在大型公共活動中播散化學制劑。

總體而言，商業(yè)小型無人機系統(tǒng)市場一直在朝著使其更小、更輕、更難以檢測的方向發(fā)展。其速度、航程和耐用性也在顯著提高，而聲學特征則在下降。某些小型無人機系統(tǒng)具有足夠的有效載荷能力，可以運載大量爆炸物或非法貨物。所有這些趨勢都可能使邪惡行為者受益，并挑戰(zhàn)DHS為應對這些行為所做的努力。

重要發(fā)現(xiàn)

(1)當今的技術甚至可能導致對小型無人機系統(tǒng)的邪惡使用

? 本報告確定了涉及邪惡使用小型無人機系統(tǒng)的4種可能的用例：未經授權的偵察或監(jiān)視、運送非法材料、進行神風敢死隊(即動能)攻擊以及進行化學、生物或放射性攻擊。

? 在當今市場上的系統(tǒng)中，有27種可以完成所有這4種任務，不過它們主要來自于軍品市場。但是，當前大約有500種系統(tǒng)至少可以執(zhí)行其中一項任務。

(2)商用小型無人機系統(tǒng)的市場趨勢是其性能不斷提高

? 已經開發(fā)出可以在小型無人機系統(tǒng)上工作的微型雷達、高光譜能力以及激光雷達(LIDAR)等有效載荷。

?邪惡的小型無人機系統(tǒng)使用者將繼續(xù)對干擾和欺騙全球導航系統(tǒng)衛(wèi)星感興趣，因為所需電量不大，并且小型無人機系統(tǒng)能夠進入無障礙位置，從而最大限度地提高了此類攻擊的影響。

? 互聯(lián)網上有許多使用方法指南，介紹如何將小型無人機系統(tǒng)與蜂窩網絡收發(fā)器配合使用以進行遠程控制，如何能夠遠距離操作小型無人機系統(tǒng)，以及在進行惡意操作時操作人員如何不被執(zhí)法人員發(fā)現(xiàn)。

? 目前強大的開源軟件和硬件生態(tài)系統(tǒng)，可以支持自主控制、自動駕駛以及遠程操作所需的其它傳感器和控制系統(tǒng)。

建議

? 由于成像傳感器可以自然權衡，DHS應優(yōu)先采用系統(tǒng)集成方法進行目標檢測、分類和識別。

? 針對小型無人機系統(tǒng)威脅，雷達不必像大多數(shù)軍用系統(tǒng)所必需的那樣在極遠的距離進行探測和跟蹤。由于較高頻段更容易受到惡劣天氣條件的影響，因此DHS應研究探索如何利用較高頻段(例如Ku、Ka)。

? 考慮到市場趨勢傾向于減弱其聲學特征，因此聲學探測將受到限制，而DHS投資于小型無人機系統(tǒng)的聲學檢測不太可能看到未來收益。同樣，激光雷達也不太可能有用，并且很可能在實際使用時產生虛警。由于這些原因，這些能力不應成為DHS的投資重點。