导 言:为公民士兵而视天

国民警卫队在美国军队中占据着独特的地位,既是联邦后备部队,又是州级应急力量。 无论是在自然灾害期间保卫祖国,还是部署海外,国民警卫队都必须敏捷精准地行动。 近年来,一种工具改变了国民警卫队收集重要信息的方式:无人驾驶飞行器,或者无人驾驶飞机。 这些飞机从手射微型无人驾驶飞行器到中空长期耐力平台,都让国民警卫队在天空中保持监视和侦察的恒心。 通过利用无人驾驶飞机技术,国民警卫队可以评估飓风后的损失,追踪野火的蔓延,找到失踪的登山者,或者确保重大公共活动的安全,同时让士兵和飞行员远离伤害。

无人机提供了一种以前只能通过昂贵的载人飞机或危险的地面巡逻获得的态势意识水平. 国民警卫队在技术进步和任务要求的推动下,以加速的速度将无人机系统纳入其国内和海外行动之中. 本条探讨了国民警卫队如何使用无人机进行监视和侦察,它运行的平台,指导其使用的法律框架,以及未来在国民警卫队中无人机航空的状态.

国民警卫队无人机的演变

国民警卫队采用无人机并非一夜之间发生,1990年代和2000年代初早期对无人机系统的实验仅限于少数单位,主要用于靶场练习和靶场安全,伊拉克和阿富汗的战争加速了对持续监视的需求,美军大量投资无人机技术,随着国民警卫队部署在海外,他们带着RQ-7影子和MQ-1掠食者等作战经验操作平台返回.

在国内,卫士在救灾中的作用创造了对无人机的自然需求. 2005年飓风卡特里娜之后,军方认识到需要更好的空中破坏评估. 到了2017年飓风哈维袭击德克萨斯州时,德克萨斯州国民警卫队已经驾驶无人机飞越被淹的街区寻找搁浅的居民. 联邦航空管理局(FAA)放宽了对公共飞机救灾业务的限制,各州开始在其卫士结构内建立专门的无人机系统(UAS)计划. 今天,超过半数的美国州和地区都拥有国民警卫队UAS部队,能够对军事和民事当局进行监视和侦察任务.

技术成熟也推动了采纳。 现代无人机比十年前更小、更可靠、更能携带更好的传感器。 电池寿命有所改善,小型化使得小型机体上能有先进的有效载荷,数据链接为地面指挥官提供了实时视频。 警卫队一直是这些能力的热情采纳者,经常在军用级平台旁部署商业现成系统。

国民警卫队使用的无人驾驶飞机类型

国民警卫队有一支不同的无人驾驶飞机队,每架都为不同的任务配置进行了优化,了解这些平台有助于澄清国民警卫队如何进行监视和侦察。

小型无人驾驶飞机系统(SUAS)

小型无人机,一般重量在55磅以下,是国民警卫队中部署最常用的无人机,其中包括手发射系统,如RQ-11 Raven[,PD-100黑黄蜂[纳米红,以及商业平台,如[DJI Matrice[或[Skydio X2]. SUAS是短程侦察的理想系统,为部队提供超山地情知觉或给事件指挥官一个灾害区的鸟眼视,可以由两人乘员在几分钟内设置和发射,使他们对国内紧急情况反应非常灵敏.

中空长耐力系统

对于覆盖大片地区的持续监控,卫队会发射更大的平台,如MQ-1C Gray Eagle,以及一些单位的MQ-9 Reaper。 这些飞机可以停留20小时或更长的时间,携带电子光学/红外摄像机、合成孔径雷达和信号情报有效载荷。 陆军国民警卫队运行的灰鹰部队可以支持州级任务(如野火监测)和联邦部署。 当飓风逼近时,一个MARE无人机可以在高空飞行,向数百英里外的紧急行动中心提供连续的视频信息。

系绳和垂直起飞和着陆系统

一些警卫部队还使用从地面站获得动力的系紧无人机,允许他们一次在空中停留数日,这对于大型事件的安全或建立持续通信中继器特别有用. VTOL混合型,如V-BAT或Instant Eye,将直升机的垂直升降机与固定翼飞机的耐力相结合,使其对海上和禁区行动有价值. 例如,纽约国民警卫队使用VTOL无人机检查桥梁的底部,并在风暴后对基础设施进行勘测.

核心应用:监测和侦察行动

国民警卫队在各种任务中使用无人机,虽然监视和侦察工作重叠,但实际上却有不同的目的。

救灾和损失评估

当飓风、龙卷风、地震或洪水袭击时,首要任务是了解破坏范围。 载人飞机可以因天气或缺乏可用的机场而搁浅,但无人机往往飞到对机组人员飞行来说太危险的条件。 北卡罗莱纳国民警卫队[ 在2018年飓风佛罗伦萨之后广泛使用无人机评估洪水,定位孤立的居民,并引导救援物资。 卡利福尼亚国民警卫队 经常驾驶无人机飞越活跃的野火,实时绘制周边地图,帮助消防员分配资源和计划疏散。 配备热摄像头的无人机可以探测肉眼看不见的热点,这种能力在野火和城市搜索和救援行动中都证明至关重要。

搜索和救援

将失落的徒步者定位在山地或农村地区失踪的孩子是一场与时间相撞的比赛。无人驾驶飞机可以比地面小组更快地覆盖大片地区,热传感器甚至在密集的叶片或夜间也能探测到身体热量。Colorado国民警卫队[已经将无人驾驶飞机纳入其高空救援行动,而华盛顿国民警卫队[则使用SUAS搜寻雪崩受害者。在许多情况下,无人驾驶飞机操作员可以标记受害者的精确全球定位系统坐标,并将它们直接传送到地面救援人员,从而将反应时间从数小时缩短到数分钟。

边境安全和禁毒行动

美国-墨西哥边境沿线和海域的国民警卫队使用无人机侦查非法越境、走私毒品和其他跨国犯罪活动。 在行动(Phalanx)和国家领导的类似举措下,国民警卫队在边境边远地带实施无人机,提供持续监视。 数据与国土安全调查、边境巡逻和地方执法部门共享。无人机比这些环境中的地面巡逻具有显著优势:它们可以监测大片地区,而不必暴露其存在,也可以在安全距离上跟踪目标,而无需警告它们。

主要活动安保

当国民警卫队为大型公共活动提供安保——超级碗,政治会议,总统就职典礼,或国际峰会——无人机是安全架构的标准组成部分,它们提供监视,监视人群移动,并侦测可疑包裹或未经授权的车辆等威胁. 2021总统就职典礼[期间,国民警卫队运行多个无人机系统,以保障周边安全,与执法部门协调,并在整个拥挤的城市环境中保持对形势的认识.

技术能力和有效载荷

任何无人机任务的有效性取决于它携带的传感器和数据处理工具. 国民警卫队为其无人机装备一系列适合特定任务类型的有效载荷.

电动/红外相机

红外线传感器探测夜间操作、搜索和救援以及火灾绘图的热信号。 许多红外线/IR系统包括激光测距仪和目标指定,使无人机能够精确地对感兴趣的物体进行地球定位。

合成孔径雷达(SAR)

搜索和救援系统可以穿透云层、烟雾和叶片,产生高分辨率的地面图像。 这对在天气限制视觉观察时的救灾,或在森林或丛林环境中的侦察至关重要。 搜索和救援系统还可以探测地势随时间变化,这有利于监测洪水、滑坡或边境的非法建筑。

信号情报和通信中继器

更大的卫士无人机可以携带SIGINT有效载荷来探测和定位无线电发射,支持禁毒和反恐任务,还可以作为空中通信中继器,扩大地面部队战术无线电的范围,在飓风发生后,当电池塔倒下时,无人机作为中继器可以恢复第一反应者的临界通信.

实时数据链接和整合

所有卫士无人机都向地面控制站传输视频和遥测,并通过安全网络向州联合行动中心或联邦机构指挥中心传输。这些数据可以被整合到通用的操作图片软件中,比如 Google Earth 基于工具或军事指挥控制系统,允许多个决策者同时看到相同信息。

行动整合和指挥结构

国民警卫队如何组织无人机行动取决于任务是州发动还是联邦发动。在Title 32地位(州现役)下,州长指挥警卫队,无人机根据州法律和FAA授权证书运作。在Title 10地位(联邦发动)下,总统指挥部队,并且根据国防部的当局和条例运作。

这样的双重地位框架赋予了卫戍军独特的灵活性。 格雷鹰部队可以在一周内为州控制下的一场国内野火执行侦察任务,然后在接下来的时间内部署在联邦控制下的海外。 与民用机构的协调是卫戍军无人机行动的常规部分。 卫戍军通常与州应急管理机构、联邦航空局、国土安全部和国家海洋和大气管理局(NOAA)合作,消除空域冲突并共享数据。

守卫无人机任务的标准作业程序包括任务规划、空域协调、有效载荷选择、数据传播和任务后分析。 大部分卫士无人机部队都24小时提供紧急任务,许多部队与州紧急行动中心订有长期协议,随时通知部署。

无人驾驶操作员的培训和认证

操作国民警卫队无人机并不像驾驶消费四面体那样简单,操作员必须接受航空、任务规划、传感器操作和通信方面的培训。 陆军和国民警卫队遵守与现役对应人员相同的训练标准,并获得更多针对国家的国内行动认证。

对于小型无人机,操作员通常在Rucker堡(现诺沃塞尔堡)或[空军的无人机训练计划[完成陆军小型无人机操作员课程,他们还必须持有FAAA第107部分远程飞行员证书才能在国内领空运行,对于格雷鹰这样的大型系统,操作员参加一个正式的训练管道,该管道持续数月,包括飞行训练、任务系统指导和战术就业演习。

维护者和情报分析员也需要专门培训,无人机维护人员必须在特定的机体上获得认证,而图像分析员则学习解释全动视频和静态图像以供报告,许多警卫部队每年进行模拟灾害反应情景的训练演习,使机组人员亲身体验现实世界特派团所需要的机构间协调。

法律和道德考虑

国民警卫队使用无人机引起了重要的法律和隐私问题,特别是对国内行动而言. 与海外作战任务不同,国内监视必须遵守限制军队参与执法的"后委员会法"[,然而,国民警卫队在州政府权力下行动的军队不受联邦部队同样的方式约束,联邦部队允许他们支持执法机构进行监视和侦察.

为了解决隐私问题,大多数州都制定了政策,规定如何储存、共享和删除无人机收集的数据。国民警卫局发布了指导意见,规定国内无人机行动应当以符合《第四修正案》的方式进行,数据保留应当限于任务要求。实际上,这意味着除非与具体调查或法律程序有关,否则人群移动或私人财产的镜头不保留。

FAA在管制卫士无人机飞行方面也发挥着中心作用. 包括国民警卫队在内的公共飞机运营商必须获得FAA的许可证书才能在国内领空飞行. CAA规定了高度限制,操作区,以及与空中交通管制的协调要求. 在紧急情况下,FAAA可以加快COA的审批,有时在数小时内.

超过人手平台的优势

无人驾驶飞机比有人驾驶的飞机和地面巡逻具有若干明显优势,用于监视和侦察任务。

  • 安全:无人机消除了危险环境下飞行员和机组人员的风险——无论是通过野火烟雾飞行,还是穿越结构不稳定的灾区,还是在国外有争议的空域飞行,国内行动期间无人机坠毁中都没有卫兵空降人员丢失.
  • 耐力:小型无人机可以飞行1-2小时,而MARE系统可以保持高度超过20小时,这种持久性使得可以持续监测某情况而无需机组人员轮换或加油.
  • 成本效率: 小无人机的运行成本是载人直升机或固定翼飞机的一小部分. UH-60黑鹰号上单飞行小时可花费数千美元,而SUAS的飞行小时可能花费不到100美元,包括维护和数据链接.
  • 快速部署: 手发射的无人机可以在到达现场后几分钟内空中飞行,在较大资产仍在途中时提供即时的态势意识.
  • 低观测简介:[ 小无人机在高度上安静,难以看到或听到,使得它们成为隐蔽侦察的理想,以及对于一个可见的军事存在可能引起公众关注的行动的理想.

个案研究:实际世界部署

检查具体部署,可以说明国民警卫队无人机在监视和侦察方面的实际价值。

2017年飓风哈维

德克萨斯国民警卫队在飓风哈维登陆后的数小时内发动了多个无人机小组. 使用配备EO/IR摄像头的SUAS,卫兵操作员评估了房屋的结构破坏,确定了被淹的路段,并将被困居民安置在屋顶上. 热影像有助于区分被淹的建筑物和干燥的地面,使救援队能够优先处理遇险人口集中程度最高的地区. 无人机数据流到奥斯汀州紧急行动中心,并在那里通报了直升机救援资产的配置.

2020-2023年加利福尼亚野火

在最近几年灾难性的野火季节,加利福尼亚国民警卫队将MQ-9雷珀无人机飞过活跃的火区. Reapers的红外传感器通过浓烟探测到热点和照明物,使消防员能够识别火灾可能跳过防火线的地点. 无人机还提供了实时的防火周线图,与CAL FIRE和美国森林局共用. 此外,警卫队还飞行了较小的SUAS,侦察疏散路线,并监测火灾下游居民区的空气质量.

西南边境安全,正在进行

阿里索纳国民警卫队 在美国-墨西哥边境沿线操作SUAS和更大的影子无人机,作为Phalanx行动的一部分,这些无人机对走私者使用的偏远峡谷和走廊进行持续监视,在一次引人注目的行动中,一架影子无人机跟踪一群携带背包的人穿过沙漠地区;无人机的红外摄像机在夜间探测到他们的体温,警卫队与边境巡逻人员协调拦截该团体,还利用无人机监视来探测贩运者使用的毒品藏匿处和废弃车辆。

未来发展:无人机技术的主导位置

国民警卫队积极探索下一代无人机能力,加强监视和侦察,有几个趋势将塑造国民警卫队无人驾驶航空的未来.

自主行动和人工情报

最重要的发展之一是将人工智能[]用于自主飞行和数据分析. AI动力无人机可以编程,以遵循预定的巡逻路线,避免障碍,甚至识别感兴趣的物体——如遇险者,车辆,或火灾热点——而不需要经常的人投入,这减少了操作人员的工作量,使一个机组人员能够同时管理多个无人机. guard正在测试AI辅助系统,这些系统可以自动地将破坏类型分类于灾后图像,加速评估过程.

超越视觉线视线( BVLOS) 操作

目前,大多数卫士无人机飞行要求运营商与飞机保持视线. BVLOS授权将允许无人机远超运营商位置飞行,开启数百英里的远程侦察任务. FAA 一直与国防部合作,为公共安全和军事无人机建立BVLOS走廊. Guard 站立时会大有裨益:一架BVLOS有能力的MARE无人机可以从国民警卫基地飞到数百英里外的灾区,而不需要中间地面站.

沼泽技术

无人机群——多架小型无人机作为协同团队运行,提供覆盖大片区域或同时进行搜索的能力,卫兵探索了升温搜索和救援的情景,数十架小型无人机可以在几分钟内对山脉进行网格搜索. 斯瓦姆技术也有监视应用:多架无人机可以提供目标区域的重叠覆盖,使得地面上任何人都无法逃避探测.

改进的传感器微型化和电池寿命

随着传感器的变小和能力的提高,即使是最微小的卫士无人机也能携带高分辨率的EO/IR,超光谱成像仪,或化学探测器. 电池技术不断改进,一些SUAS现在在单一的电荷上实现了超过一小时的飞行时间. 固态电池和氢燃料电池可以进一步推伸耐力,使小型无人机能够与更大平台的持久性相匹配.

与第一个响应者网络的互操作性

警卫队正在努力通过现有网络,如[FirstNet(全国公共安全宽带网络),让平民第一反应人员获得无人机的素材。 这样,警察、消防和EMS人员就可以在移动设备或指挥车辆上查看警卫的无人机视频,而无需单独的设备或登录。 无缝数据共享将进一步将警卫队的空中监视能力纳入更广泛的应急生态系统。

结论:国土使命的持久眼

国民警卫队使用无人机进行监视和侦察已经从实验性发展到必要的程度。 无论飞越飓风破坏的海岸线、跟踪野火的推进、搜寻失踪人员、还是监测边境过境,无人机都给国民警卫队指挥官及其文职伙伴提供了一代前不可能的态势意识。 安全、耐力、成本和速度等优点使无人系统自然适合国民警卫队的双重国家和联邦任务。

随着技术的不断进步,国民警卫队将深化对无人机的依赖。 自主能力、BVLOS操作和AI增强的数据分析将使国民警卫队能够以更少的人员做更多的工作,同时保持遵守法律和隐私保护的最高标准。 国民警卫队不仅在采用无人机;而且正在逐步完善其监视和侦察的整个方法,在它所服务的每个社区之上的天空上放置一个持久、网络化和智能化的眼睛。

欲了解国民警卫队UAS节目的更多信息,请访问国民警卫队官方新闻网站,探究美国陆军无人驾驶飞机系统网页,或审查FAA无人驾驶飞机系统门户. 更多案例研究和政策文件可通过国土安全部UAS研究方案获取.