引言:公民士兵的天空中的雙眼

國防隊在美國軍隊中具有獨一無二的地位,既為聯邦的備防隊,也為州級的緊急應急應急資源。 國防隊在天災中或部署海外時,都必須敏捷精准地行動。 近年来,一個工具改變了國防隊如何收集重要信息:即无人驾驶航空器或无人機。 这些飞机從手動微空飛行器到中空長效平台,都讓國防隊在天空中保持一絲不斷的視線,以監控和偵察。 國防隊可以借助無人機科技,在飓风后估計出損失蹤,找到失蹤者,或保住重大公共事件,同时讓士兵和空軍避免傷害。

國防部隊在科技進步和任務要求的推动下, 以加速速度將无人機系統整合到國內和海外的行動中。 這篇文章探索國防部隊如何使用无人機來監視和偵查、其運作的平台、導導其使用的法律框架、以及國防部隊內无人機的未來情況。

國防部隊的無人機進化

國防部隊的无人機實驗並未發生, 早期的1990年代和2000年代初期的无人機實驗只限於少数單位, 主要是目標實驗和射程安全。 伊拉克和阿富汗的戰爭加速了對持續監控的需求, 美國軍隊投入了大量的无人機技術。

國內衛生部在應災中扮演的角色造成了對无人機的自然需求. 2005年的卡特里娜飓风發生后,軍方承認需要更好的空中損害评估. 2017年的飓风哈維襲擊德克薩斯州時,德克薩斯州國防衛生部已經在淹沒的鄰居上空飛行无人機以定位被困居民. 聯邦航空局(FAA)放宽了公共飛機應災操作的限制,各州也開始在衛生部隊內建立专门的无人機系統(UAS). 今天,美國有一半以上的州和地區有國防衛生部(National Guard UAS)隊有能力為軍方和民方當局進行監視和偵察任務.

科技成熟也促使了領導人採用。 現代无人機比十年前更小、更可靠、更能傳感器。 電池生活有所改善、小型化可以讓小型機體上有先进的有效载荷,數據連結可以向地面的指揮官提供实时影片。 衛兵一直是這些能力的熱心領導人,常常在軍用平台旁部署現成的商用系統。

國防部使用的無人機類型

國防部隊的機隊各有各種無人機群,

小型无人機系統(sUAS)

小型无人機一般重量在55磅以下, 是國家衛隊中最常部署的UAS。 其中包括手發系統, 如RQ-11 Raven[]、PD-100黑蜂[ 纳米龍, 以及商業平台, 如[DJI Matrice[ 或[Skydio X2[]。 SUAS是短程偵察的理想, 向部队提供超山地情候知, 或讓事件指揮官看到災區。 它們可以在數分鐘內由兩人組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組組

中空長耐力( MALE) 系統

國防部會在大片地區上下架大型平台, 如MQ-1C Gray Eagle, 以及一些單位的MQ-9 Reaper[]。 這些飛機可以保持20小時或更久, 携带電光/红外相機、合成孔径雷達以及信號智能有效载荷。 國防部會操作灰鷹單位, 支援州內的任務( 如野火監控) 和聯邦的部署。 當一場飓风逼近, MALE无人機可以在高空飛行, 向數百英里外的緊急行動中心提供连续的影像信息。

系繩和垂直起降(VTOL)系統

有些衛衛隊也使用從地面站接收電力的系繩式无人機, 讓他們一次可以保持空中飛行數日。 這些對大事件的安全或建立持久的通信中继器是特別有用的。 例如, VTOL 混用機, 如 V-BAT 或 Instant Eye , 将直升機的垂直升降機和固定翼機的耐力结合起来, 使其對海上和禁區的操作很有價值。 例如, 紐約國防衛隊就用 VTOL 無人機檢查橋下方, 并在暴風後調查基础设施。

核心應用程式: 監控和侦察

國防部隊使用無人機,

救灾和破坏评估

北卡羅來納州國防隊[]在2018年的飓风佛羅倫薩後大量使用无人機來評估洪水、定位孤立的居民、以及指引救援物资。 加州國防隊[ 定期飛行無人機在活生生的野火上飛行, 实时地圖定火圍, 幫助消防員分配資源和計劃疏散。 裝有熱相機的无人機可以侦測肉眼所看不到的熱點, 這種能力在野火和城市搜索和救援行动中都已經證明是关键。

搜索和救援

無人機可以比地面隊更快速地覆盖大片地區, 熱感應器甚至可以在密集的葉片或夜晚發覺體溫。 Colorado國防隊[ 已將无人機纳入其高空救援行動, 而 华盛顿國防隊[ 已使用SUAS搜索雪崩受害者。 在许多情况下, 無人機操作員可以標記受害人的精确GPS座標, 直接將它們傳送至地面救援人员, 數小時至數分鐘的反應時間都將它們切斷。

邊境安全和禁毒工作

美國和墨西哥邊境及海區的國防隊使用无人機來探測非法越境、走私毒品和其他跨国犯罪活動。 在 Phalanx行動(] 及相似的國家領導举措下,國防隊在邊境邊緣的邊境上使用無人機提供持續監控。數據與國土安全調查、邊界巡邏及當地執法者分享。 无人機比這些環境的地面巡邏有重大的优势:可以監控大片地區而不暴露其存在,也可以在安全距离上跟蹤目標而不必警覺。

重大事件安全

國防部為大型公共活動提供安保, 超級碗、政治議會、總統就职會或國際高峰會等, 无人機是安全架构的標準。 國防部提供監控、監控人群行動、侦測可疑包裹或無權駕駛車等威脅。 在2021總統就职典礼中, 國防部運行多個无人機系統,

技術能力及有效載數

國防部隊為無人機配备了一系列适合特定任務類型的載荷。

電-光/红外相机(EO/IR)

高分辨率的日光攝像機提供详细的影像, 供對損失进行评估和辨識, 而紅外線感應器則會測測到夜间操作、搜救和火災地圖的熱訊號。 許多EO/IR系統包括激光测距器和目標指定, 讓無人機精确地定位有興趣的物体。

合成孔径雷达( SAR)

搜救可以穿透雲、煙和葉片, 產生高分辨率的地面影像。 這對天氣限制視覺觀察或森林或丛林環境的偵察等災難反應至关重要。 搜救也可以探測到地表隨時間而變化,

信號情報(SIGINT)和通信中继器

大型衛兵無人機可以携带SIGINT有效载荷來偵測和定位射電排放,支持反毒和反恐任務。它們也可以作為空降通信中继器,延伸地面軍隊的戰術收音機範圍。 在飓风發生後,當手機塔倒塌時,無人機可以作為中继器,恢复第一反應者的關鍵通信。

实时資料連接與整合

所有衛衛兵無人機都將影片和遥測傳送至地面控制站, 也透過安全網絡, 前往州聯合行動中心或聯邦機構的指揮中心。 這個資料可以整合到共同操作圖片軟體中, 例如 Google Earth[ 基於工具或軍事指令控制系統,

操作集成和指令结构

國防部如何組織其無人機操作, 取决于任務是州動的還是聯邦動的。 根據 Title 32 狀態(州现役), 州長指揮警衛隊, 無人機按照州法律及FAA授權證行事。 Title 10 狀態(聯邦動的), 總統指揮各單位, 且他們依國防部的權力和規定行事。

這種雙方地位框架讓警衛具有独特的灵活性。 灰鷹隊可能一周內飛行一次在州內控制下進行的野火侦察任務,然後在下一個星期部署在國際控制下海外。與民用機構的协调是警衛無人機行動的例行部分。警衛隊通常會與州急情管理機構、國土安全部、國家海洋和大气管理局(NOAA)合作,以解除空域衝突,分享資料。

衛視無人機任務的標準操作程序包括任務規劃、空域协调、有效载荷選擇、數據傳播、以及任務後分析。 大多衛視UAS單位保持24小時的候選時間,

无人機操作員的訓練和授權

操作國防衛隊的无人機并不像飛行消費四重機那樣簡單。操作員必須接受航空學、任務計劃、傳感器操作和通信方面的訓練。 陸軍和國防衛隊遵循和现役同行相同的訓練标准,另外還有國內行動的特許證書。

小型 UAS 的操作者通常會完成 : [[FLT: 0]] 陆军小型 UAS 操作者课程 [[FLT: 1]] 在Rucker 堡(現在的諾沃塞爾堡) 或 [[[FLT: 2] 空軍的 SUAS 訓練方案 [ 。 它們必須持有 FAAA 部 107 的遠程飛行證才能在國內空運作。 对于像灰鷹 這樣的大型系統, 操作者會參加一個正式的訓練管道, 其長達數月, 包括飛行訓練、 任務系統指令和戰術演習。

維護者和情報分析員也需要專業的訓練。 无人機維護員必須在機身上取得證實,而影像分析員學會解釋全動影像和靜態影像以作報告。 很多衛衛隊每年舉行訓練,以模拟災難應對的情景,讓機組在現實世界任務需要的机构间协调方面有實際的經驗。

法律和道德因素

國防部使用无人機引發重要的法律和隱私問題, 尤其對國內行動而言。 國防部隊必須遵守限制軍方參與執法的《政府法》。 然而, 國防部隊在州政府第32條下行動, 不受聯邦軍隊的相同方式的约束,

國家衛衛衛局[ 已發佈指導, 國內無人機行動應以符合第四修正案的方式進行, 數據保留應限于任務要求。 實際上, 這意味人群行動或私人財產的影片除非與特定調查或法律程序相關, 否則不被保留。

國防部等公共機運公司必須取得國防部的授權證, 才能飛行國內空域。 國防部的授權證書中指定高度限制、操作區域、以及空中交通管制的协调要求。 在緊急情況下, 國防部可以加速國防部的授權。

超過人數平台的优点

无人機比有人機和地面巡邏機有許多特點 監視和偵察任務

  • 無人機會消除在危險環境中對飛行員和機員的風險, 不管是在野火煙中飛行, 穿越结构不穩定的災區, 还是在國內空域中。
  • 小型無人機可以飛行1至2小時, 而MARE系統可以保持20小時以上。
  • 小型无人機的操作成本是一架有人機或固定翼機的一小部分。 UH-60黑鷹的一個飞行小時可能要花上千美元, 而SUAS的飞行小時可能要花不到一百美元, 包括維護和數據連結。
  • 手發的无人機在抵达後幾分鐘內即將升空,
  • 小型无人機在海拔高度上很安靜, 很難看見或聽到, 使得它們最理想的暗中偵察,

案例研究:实际世界部署

國防部的无人機在監控和偵察中具有實際價值。

2017年飓风哈維

使用裝有EO/IR相機的SUAS, 衛兵對房屋的结构性損害、被淹的路徑、以及被困在屋頂上的居民的定位等。 熱度影像有助于区分被淹的建筑物和干燥的地面, 讓救援隊能优先安排危難中人群最集中的地區。 無人機數據據傳至奧斯汀州急務中心, 該中心已通知了直升机救援資源的配置。

2020-2023年加州野火

近些年的灾难性野火季間, 加州國防衛隊 飛行了MQ-9 Reaper无人機, 它們在活跃的火區上空飛行。 烈火的紅外感應器用大煙雾探测到熱點和耀斑, 讓消防員能辨明火災可能跳過防護線的位置。 无人機也提供火災圍線的实时地圖, 該圖與CAL FIRE 和美國森林局共同使用。 此外, 警衛隊飛了更小的SUAS, 以偵察疏散通道, 并監控火災下風的居住區的空气質。

西南邊境安全, 正在

美國和墨西哥邊境的SUAS與更大的Shadow無人機是Phalanx行動的一部分。這些無人機對走私者使用的遠方峡谷及走廊提供持續監控。

未來發展:无人機科技的領導地點

國防部正在积极探索下一代无人機能力,

自主操作和人工智能

最重要的發展之一是整合了自動飛行和數據分析的人工智能。AI的動機可以按照預定的巡航路线,避免障碍,甚至可以识别利益对象——如遇難者、车辆或火熱點——而不需要人常投入。這可以降低操作者的工作量,讓單位机组能同时管理多架无人機。 守衛隊正在測試AI的助力系統,可以自主地將損失型態分類於灾后影像,加速了评估过程。

超越視覺線( BVLOS) 操作

目前, 大多數衛衛衛機的飛行都要求操作者與飛機保持視線。 BVLOS的授權會讓無人機飛得遠遠於操作者的位置, 開通了數百英里的遠程偵查任務。 FAAA[ 一直與國防部合作, 建立BVLOS的公共安全走廊與軍用無人機。 衛衛衛隊的立場將大有裨益: BVLOS 有能力的 MALE 无人機可以從國防衛基地飛到數百英里外的災難地點, 而不需要中間地面站。

沼澤科技

無人機群 —— 數架小型无人機以协同團隊的方式運作, 提供覆盖大片地區或同步搜索的能力。 衛兵探索了熱力搜索和救援的情景, 數分鐘內有十幾架小型无人機可以搜尋山脈。 斯瓦姆科技也有監控應用:多架无人機可以提供對目標區的重叠覆盖, 使得地面上任何人都無法逃避偵測。

改进的感應器微小化和电池寿命

電子傳感器越來越小,能力越強,即使是最微小的衛兵无人機也能搭載高分辨率的EO/IR、超光谱成像器或化學偵測器。 電子科技在繼續改善,有些SUAS在一次裝電中飛行了一個多小時。 固態電池和氢燃料电池可以更進一步地推動耐力,使小型无人機能與更大平台的持久性相匹配。

与第一反應器網路互操作

國防部正努力讓平民第一反應者能透過现有的網路, 如 FirstNet(全國公共安全寬頻網)。

結論: 國土使命的永恆之眼

國防衛隊使用无人機監控和偵察已經從實驗性發展到必要的。 不管是飛過被飓风摧毀的海岸线、追蹤野火的進步、尋找失蹤者、或監控邊境、无人機都讓國防衛隊指揮官和平民伙伴有幾代前所未有的現象感。 安全、耐力、成本和速度等优点使得无人機系統自然地適合國防衛隊的雙州和聯邦任務。

國防部會繼續進步, 深化對无人機的依赖。 自主能力、BVLOS操作、以及AI-增强的數據分析, 都讓國防部能用更少的人力做更多工作, 同时保持法律遵守和隱私保護的最高标准。 國防部會不僅是採用无人機; 國防部會發展出它監控和偵察的全體方法, 將一個持續、網路化和智慧的眼球放在它所服務的每個族群之上。

參考國防衛隊UAS計畫的更多信息,請參考國防衛隊官方新聞網站[,探討美國陸軍无人機系統頁[,或參考FAA的无人機系統入口[. 更多案例研究和政策文件可通过国土安全部UAS研究程序.