小型无人机系统未来将会如何发展

2020年3月12日，兰德公司网站发布题为《Small Unmanned Aerial System Adversary Capabilities》的报告，作者是布拉德利·威尔逊、肖恩·蒂尔尼(技术分析师)和布伦丹·托兰德(海军和海军陆战队中心副主任、运筹学高级研究员)等11人。报告要点如下：

研究的问题

(1)在下一个5-10年里，小型无人机系统有哪些功能可用于邪恶目的？

(2)当前可用的系统有哪些性能特征，关于这些性能的潜在发展，市场趋势揭示了什么？

(3)这些系统对美国国土安全部(DHS)的探测、识别、分类和应对工作构成了哪些挑战，以及对其未来的反小型无人机行动产生什么影响？

尤其是在诸如城区等对感官造成严重干扰的环境下，难以对重量小于55磅的邪恶小型无人机系统进行检测、识别、分类并因而难以采取对抗措施。随着DHS针对来自小型无人机系统的潜在威胁做准备，它将需要知道可以使用这些系统的威胁场景类型，邪恶行为者可能利用哪些设计元素，以及在不久的将来哪些技术和性能可能会被用来威胁公共安全或促进DHS应对此类活动的努力。

为了支持DHS确定应该优先投资哪些方面的反无人机系统能力，本报告研究了小型无人机系统的开发趋势，可能有助于邪恶使用者的性能特征，以及此类行为者如何使用单个小型无人机系统(或多个系统)进行各种类型的操作——从监视美国政府的设施到在大型公共活动中播散化学制剂。

总体而言，商业小型无人机系统市场一直在朝着使其更小、更轻、更难以检测的方向发展。其速度、航程和耐用性也在显著提高，而声学特征则在下降。某些小型无人机系统具有足够的有效载荷能力，可以运载大量爆炸物或非法货物。所有这些趋势都可能使邪恶行为者受益，并挑战DHS为应对这些行为所做的努力。

重要发现

(1)当今的技术甚至可能导致对小型无人机系统的邪恶使用

• 本报告确定了涉及邪恶使用小型无人机系统的4种可能的用例：未经授权的侦察或监视、运送非法材料、进行神风敢死队(即动能)攻击以及进行化学、生物或放射性攻击。

• 在当今市场上的系统中，有27种可以完成所有这4种任务，不过它们主要来自于军品市场。但是，当前大约有500种系统至少可以执行其中一项任务。

(2)商用小型无人机系统的市场趋势是其性能不断提高

• 已经开发出可以在小型无人机系统上工作的微型雷达、高光谱能力以及激光雷达(LIDAR)等有效载荷。

•邪恶的小型无人机系统使用者将继续对干扰和欺骗全球导航系统卫星感兴趣，因为所需电量不大，并且小型无人机系统能够进入无障碍位置，从而最大限度地提高了此类攻击的影响。

• 互联网上有许多使用方法指南，介绍如何将小型无人机系统与蜂窝网络收发器配合使用以进行远程控制，如何能够远距离操作小型无人机系统，以及在进行恶意操作时操作人员如何不被执法人员发现。

• 目前强大的开源软件和硬件生态系统，可以支持自主控制、自动驾驶以及远程操作所需的其它传感器和控制系统。

建议

• 由于成像传感器可以自然权衡，DHS应优先采用系统集成方法进行目标检测、分类和识别。

• 针对小型无人机系统威胁，雷达不必像大多数军用系统所必需的那样在极远的距离进行探测和跟踪。由于较高频段更容易受到恶劣天气条件的影响，因此DHS应研究探索如何利用较高频段(例如Ku、Ka)。

• 考虑到市场趋势倾向于减弱其声学特征，因此声学探测将受到限制，而DHS投资于小型无人机系统的声学检测不太可能看到未来收益。同样，激光雷达也不太可能有用，并且很可能在实际使用时产生虚警。由于这些原因，这些能力不应成为DHS的投资重点。