如何使用技術(shù)在天空中尋找有人駕駛和無(wú)人駕駛飛機(jī)的異同。監(jiān)視和偵察的歷史源于軍事用途，與民用同行只有小規(guī)模的行動(dòng)。“應(yīng)用于當(dāng)今技術(shù)的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)源于遙感領(lǐng)域。遙感有著悠久的歷史，因?yàn)樗加谌祟愒噲D從遠(yuǎn)處看到和感知現(xiàn)象，并且（我們現(xiàn)在）經(jīng)歷了從使用鴿子到氣球到飛機(jī)，再到衛(wèi)星，再到UAS [無(wú)人機(jī)系統(tǒng)]的漫長(zhǎng)旅程“（Nichols & Mumm，2018）

使用UAS或無(wú)人機(jī)（UAV）進(jìn)行情報(bào)，監(jiān)視和偵察是該技術(shù)最著名的應(yīng)用之一。“絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)純粹用于情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）任務(wù)。在目前的軍事用途中，它們的范圍從翼展大于波音737客機(jī)的全球鷹，到重達(dá)幾克的納米直升機(jī)，以及介于兩者之間的所有點(diǎn)“（Lambeth，2006）。這一研究領(lǐng)域使我們?cè)谌澜绲能娛乱苿?dòng)、攻擊和防御以及民用調(diào)查和發(fā)展行動(dòng)自由方面取得了進(jìn)步。（尼科爾斯和媽媽，2018）

策略與監(jiān)視和偵察中的正常思維過(guò)程幾乎是180度大度的，因?yàn)椤澳繕?biāo)”在廣闊的天空中，并不總是受到傳統(tǒng)有人駕駛飛機(jī)規(guī)則的約束，有時(shí)UAS技術(shù)發(fā)展如此之快，以至于反UAS（C-UAS）系統(tǒng)無(wú)法足夠快地適應(yīng)。“C-UAS技術(shù)的擴(kuò)散甚至可能加速使C-UAS系統(tǒng)無(wú)效的技術(shù)的發(fā)展，特別是在軍事環(huán)境中”（“反無(wú)人機(jī)技術(shù)的新世界”，2018年）。C-UAS技術(shù)有兩個(gè)主要功能，“第一個(gè)是識(shí)別或檢測(cè)無(wú)人機(jī)活動(dòng)。第二個(gè)功能是攔截空域威脅或擊敗無(wú)人機(jī)。

根據(jù)韋氏詞典的說(shuō)法，偵察的定義是“獲取信息的初步調(diào)查;尤其是對(duì)敵方領(lǐng)土的探索性軍事調(diào)查。（字典，2019）在歷史術(shù)語(yǔ)中，它是法語(yǔ)，意思是“承認(rèn)”或來(lái)自古法語(yǔ)偵察或“承認(rèn)”（監(jiān)視，2019）。這種快速查看或調(diào)查的想法與監(jiān)視的含義形成對(duì)比，監(jiān)視的含義是“持續(xù)觀察一個(gè)地方、人、團(tuán)體或正在進(jìn)行的活動(dòng)，以收集信息：專心觀察，監(jiān)督和指導(dǎo)某人或某事”（監(jiān)視，2019 年）。這種連續(xù)觀察并不總是需要在被監(jiān)視者的知識(shí)或同意的情況下進(jìn)行，因?yàn)槲覀兛梢允褂秒娮颖O(jiān)視方法，允許“通過(guò)秘密使用電子設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視或收集信息，例如在犯罪偵查或間諜活動(dòng)中”（監(jiān)視，2019）

.在C-UAS領(lǐng)域進(jìn)一步推進(jìn)這一想法，人們不僅要考慮在廣闊的天空中找到物體，還要考慮不僅要為飛行器，還要為地面上的操作員或基站提供檢測(cè)、分類、識(shí)別和調(diào)度對(duì)策的能力。檢測(cè)意味著該技術(shù)可以在給定區(qū)域發(fā)現(xiàn)UAS。UAS的分類通常能夠?qū)AS（無(wú)人機(jī)）與其他類型的物體（例如有人駕駛飛機(jī)）分開(kāi)。

“更進(jìn)一步的是識(shí)別。一些設(shè)備可以識(shí)別特定型號(hào)的無(wú)人機(jī)，甚至可以識(shí)別無(wú)人機(jī)或控制器的數(shù)字指紋，例如MAC地址。這種級(jí)別的識(shí)別對(duì)于（跟蹤和）起訴目的非常方便。被提醒有無(wú)人機(jī)存在...已經(jīng)很有用了。但是，如果您知道無(wú)人機(jī)（和/或控制器）的確切位置，您的態(tài)勢(shì)感知和部署對(duì)策的能力將大大提高。一些設(shè)備甚至可以讓你實(shí)時(shí)跟蹤無(wú)人機(jī)的位置“（9種反無(wú)人機(jī)技術(shù)來(lái)檢測(cè)和阻止無(wú)人機(jī)，2019年）。

威脅識(shí)別：如何以及為什么

在天空中尋找人造物體的傳統(tǒng)方法是雷達(dá)信號(hào)、熱信號(hào)、用人眼視覺(jué)觀察物體或通過(guò)光學(xué)輔助機(jī)制。還有聲學(xué)特征以及一系列用于檢測(cè)的電子信號(hào)掃描技術(shù)，因?yàn)椤癈-UAS系統(tǒng)可以是地面或空中的，甚至是手持式的。當(dāng)今市場(chǎng)上的大多數(shù)系統(tǒng)僅用于探測(cè)或攔截，而且絕大多數(shù)都是基于地面的，盡管少數(shù)由空中和地面組件組成“（Wilson，2018）。表5 -1列出了UAS探測(cè)和跟蹤的主要技術(shù)。

在天空中尋找物體的能力是所選機(jī)制以及物體的大小、速度、軌跡、天氣條件和可能的隱身能力的組合，以避免被發(fā)現(xiàn)。C-UAS領(lǐng)域的監(jiān)視和偵察

包括雷達(dá)、射頻 （RF）、光電 （EO）、紅外 （IR）、聲學(xué)和組合傳感器。沒(méi)有完美的檢測(cè)方法。許多經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的光電傳感器僅限于日光操作和與目標(biāo)的直接視線（對(duì)于紅外和許多射頻系統(tǒng)也是如此）。射頻和聲學(xué)傳感器使用已知聲音和頻率庫(kù)來(lái)檢測(cè)無(wú)人機(jī)，但新平臺(tái)的快速發(fā)展使得這些平臺(tái)不可能完全更新。傳感器靈敏度也是一個(gè)問(wèn)題;太敏感會(huì)產(chǎn)生許多誤報(bào)，而降低靈敏度會(huì)導(dǎo)致假陰性（Wilson，2018）。

除此之外，還有溫度、天氣條件和物體位置的大氣效應(yīng)，無(wú)論是在開(kāi)闊的沙漠、浩瀚的海洋上，還是在城市或城市地形內(nèi)的許多建筑物和信號(hào)中混合。跟蹤天空中的物體比在陸地上跟蹤物體更困難，因?yàn)樘炜盏暮棋斐闪巳S環(huán)境的困難，在這種環(huán)境中，物體可以向上、向下、橫向左右移動(dòng)或所有三個(gè)維度的組合，因?yàn)閭€(gè)人和傳感器試圖找到和跟蹤物體。查找和跟蹤飛機(jī)的最常見(jiàn)方法是使用雷達(dá)。雷達(dá)是無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距的首字母縮寫。雷達(dá)工作原理的簡(jiǎn)單解釋是：

一束能量，稱為無(wú)線電波，從天線發(fā)射。當(dāng)它們撞擊大氣中的物體時(shí)，能量會(huì)向各個(gè)方向散射，一些能量直接反射回雷達(dá)。物體越大，返回雷達(dá)的能量就越大。此外，能量束傳輸并返回雷達(dá)所需的時(shí)間也與到該物體的距離有關(guān)。（雷達(dá)的工作原理，2019）

雷達(dá)信號(hào)具有脈沖寬度（脈沖持續(xù)時(shí)間），可以增加或減少該寬度以“看到”更遠(yuǎn)的物體或獲得相關(guān)物體的更好圖像。“脈沖寬度決定了雷達(dá)的空間分辨率......減小脈沖寬度會(huì)增加信號(hào)帶寬。對(duì)于給定的功率，更寬的系統(tǒng)帶寬會(huì)導(dǎo)致更高的接收器噪聲，從而降低靈敏度“（大英百科全書，2019 年）。當(dāng)我們處理飛機(jī)的時(shí)間和空間位置時(shí)，“多普勒雷達(dá)系統(tǒng)可以通過(guò)測(cè)量發(fā)射脈沖和接收回波之間的相位偏移（或變化）來(lái)提供有關(guān)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)及其位置的信息，計(jì)算目標(biāo)直接朝向或遠(yuǎn)離雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)”（雷達(dá)如何工作。2019).

影響給定雷達(dá)系統(tǒng)性能的幾個(gè)因素，這些因素包括

（1）它可以看到指定大小的目標(biāo)的最大范圍，（2）它在范圍和角度上測(cè)量目標(biāo)位置的準(zhǔn)確性，（3）它區(qū)分一個(gè)目標(biāo)和另一個(gè)目標(biāo)的能力，（4）當(dāng)它被大雜波回波掩蓋時(shí)檢測(cè)所需目標(biāo)回波的能力，來(lái)自其他“友好”發(fā)射器的無(wú)意干擾信號(hào)， 或來(lái)自敵方干擾的故意輻射（如果是軍用雷達(dá)），（5）識(shí)別目標(biāo)類型的能力，以及（6）其可用性（在需要時(shí)操作的能力），可靠性和可維護(hù)性（大英百科全書，2019）。

當(dāng)嘗試使用雷達(dá)查找和跟蹤UAS時(shí)，這些因素和許多其他因素會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，因?yàn)椤皝?lái)自陸地，海洋，雨，雪，冰雹，鳥類的回聲......但對(duì)于那些想要探測(cè)飛機(jī)、船只、導(dǎo)彈或其他類似目標(biāo)的人來(lái)說(shuō)，它們是一種滋擾。雜波回波會(huì)嚴(yán)重限制雷達(dá)系統(tǒng)的能力......（我們必須）在不減少所需目標(biāo)的回聲的情況下盡量減少雜亂的影響“（大英百科全書，2019 年）

UAS往往體積小，電磁特征低，大多數(shù)傳統(tǒng)探測(cè)措施（如機(jī)場(chǎng)雷達(dá)系統(tǒng)）都可能錯(cuò)過(guò)這一點(diǎn);然而，微型多普勒雷達(dá)“能夠檢測(cè)移動(dòng)物體內(nèi)的運(yùn)動(dòng) - 特別是速度差異。無(wú)人機(jī)往往具有螺旋槳，可以產(chǎn)生很大的速度差異。螺旋槳的一部分正在向你移動(dòng)，一部分正在遠(yuǎn)離（9 種反無(wú)人機(jī)技術(shù)，用于檢測(cè)和阻止無(wú)人機(jī)，2019 年）。這種微多普勒技術(shù)可以識(shí)別無(wú)人機(jī)，甚至可以區(qū)分無(wú)人機(jī)和鳥類。UAS也可以通過(guò)使用毫米波范圍來(lái)檢測(cè)，因?yàn)樵摲秶胺浅＿m合直接環(huán)境中的監(jiān)視任務(wù)，特別是在能見(jiàn)度差的情況下。與光學(xué)和紅外光譜相比，毫米波在霧、煙或灰塵存在下具有良好的穿透特性。（卡里斯，2019）

射頻 （RF）

射頻 （RF） 傳感器可以檢測(cè) UAS 以及發(fā)送和接收控制信號(hào)或有效載荷開(kāi)發(fā)信號(hào)的操作員或地面站位置。商用無(wú)人機(jī)通常通過(guò)無(wú)線電控制信號(hào)操作，并且通常具有用于實(shí)時(shí)傳感器下載的機(jī)載數(shù)據(jù)鏈路發(fā)射器（通常在2.4 GHz ISM頻段）。可以檢測(cè)和定位這些上傳和下載的頻率信號(hào)（無(wú)人機(jī)檢測(cè)，2019）。射頻傳感器是無(wú)源的，不需要法律授權(quán)即可使用，因此它們不會(huì)發(fā)出可能導(dǎo)致給定區(qū)域中其他信號(hào)發(fā)射器出現(xiàn)問(wèn)題的信號(hào)。射頻傳感器是C-UAS的第一道防線之一，因?yàn)樗鼈兛梢浴皺z測(cè)商業(yè)，消費(fèi)者和DIY或原型無(wú)人機(jī)，飛行路徑和無(wú)人機(jī)的位置。射頻傳感器能夠根據(jù)無(wú)人機(jī)運(yùn)行的協(xié)議或頻率識(shí)別無(wú)人機(jī)的類型和型號(hào)“（Friedberg，2019）。

光電 （EO） 傳感器-全動(dòng)態(tài)攝像機(jī)

全動(dòng)態(tài)視頻或數(shù)字增強(qiáng)攝像機(jī)可以“提供無(wú)人機(jī)的重要視覺(jué)確認(rèn)，幫助識(shí)別有效載荷，并記錄無(wú)人機(jī)入侵的法醫(yī)證據(jù)。這種傳感器對(duì)于需要人工驗(yàn)證或安全團(tuán)隊(duì)需要入侵的視覺(jué)證據(jù)時(shí)非常重要“（Friedberg，2019）。

視頻和攝像頭傳感器查找UAS的能力有限，通常需要通過(guò)其他傳感器提示UAS。由于天氣條件、低能見(jiàn)度環(huán)境、視線、范圍、煙霧環(huán)境和夜間操作的限制，C-UAS 系統(tǒng)中的攝像機(jī)受到限制。EO傳感器通常與紅外傳感器（IR）設(shè)備結(jié)合使用，并作為一個(gè)單元作為EO / IR傳感器出售。

紅外傳感器 （IR）

紅外傳感器基于“所有物體都發(fā)射紅外能量，稱為熱信號(hào)”的科學(xué)。紅外熱像儀（熱像儀）檢測(cè)并測(cè)量物體的紅外能量。相機(jī)將該紅外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電子圖像，顯示被測(cè)物體的表觀表面溫度“（熱成像基礎(chǔ)，2016）。

這種溫差為傳感器提供了監(jiān)視天空中飛機(jī)的能力，因?yàn)椤跋鄼C(jī)處理器從每個(gè)像素獲取信號(hào)并對(duì)其應(yīng)用數(shù)學(xué)計(jì)算以創(chuàng)建物體表觀溫度的彩色圖（熱成像基礎(chǔ)，2016）。

用于C-UAS的聲學(xué)傳感器

聲學(xué)傳感器背后的概念是基于這樣一種想法，即不同飛機(jī)產(chǎn)生的獨(dú)特聲音可以識(shí)別并與給定區(qū)域內(nèi)的所有其他聲音區(qū)分開(kāi)來(lái)，因?yàn)椤奥晫W(xué)傳感器使用已知聲音和頻率庫(kù)來(lái)檢測(cè)無(wú)人機(jī)，但新平臺(tái)的快速發(fā)展使得這些平臺(tái)不可能完全更新。傳感器靈敏度也是一個(gè)問(wèn)題;過(guò)于敏感會(huì)產(chǎn)生許多誤報(bào)“（反無(wú)人機(jī)技術(shù)的新世界）。

這是一片大天空——我們?nèi)绾螐臒o(wú)人機(jī)上辨別雜亂？

跟蹤空中物體的另一個(gè)問(wèn)題是天空中的一個(gè)或多個(gè)物體相互接觸或碰撞;然而，這是罕見(jiàn)的，被稱為大天空理論。大天空理論指出：“兩個(gè)隨機(jī)飛行的物體不太可能發(fā)生碰撞，因?yàn)槿S空間相對(duì)于天體是如此之大。一些涉及測(cè)高和導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)的航空安全規(guī)則就是基于這個(gè)概念“（Big Sky Theory，2019）。

隨著“雷達(dá)的出現(xiàn)”，兩架飛機(jī)可以被“看到”并避開(kāi)彼此的飛行路徑。交通防撞系統(tǒng)（TCAS）設(shè)備的出現(xiàn)使裝備的飛機(jī)能夠解決沖突。現(xiàn)在我們擁有允許兩架飛機(jī)進(jìn)行太空定位的技術(shù)“（Big Sky Theory，2019）。

控制大天空理論的技術(shù)之一是分配不同類型的空域規(guī)則來(lái)控制某些時(shí)間和空間區(qū)域。這種空域的使用允許將不同的規(guī)則分配給不同的環(huán)境。例如，如果有人駕駛或無(wú)人駕駛的飛機(jī)不遵守商定的規(guī)則，則被認(rèn)為是危險(xiǎn)的。根據(jù)車輛在哪個(gè)空域運(yùn)行以及車輛未遵循商定規(guī)則的程度，采用預(yù)定響應(yīng)。

圖5-4描述了每個(gè)空域走廊內(nèi)的不同類型的空域和控制。根據(jù)飛行器在哪個(gè)空域走廊中運(yùn)行，一系列積極的控制措施已經(jīng)到位，包括雷達(dá)跟蹤，模式“C”高度編碼器（允許為區(qū)域內(nèi)的每架飛機(jī)分配唯一的代碼），操作員的自我報(bào)告，視覺(jué)指示器和無(wú)線電呼號(hào)。這一概念在有人駕駛飛機(jī)領(lǐng)域運(yùn)作良好，因?yàn)槭芸乜沼蛑械乃酗w機(jī)都必須配備高度編碼器，“到目前為止，這意味著在歐洲和北美之間移動(dòng)的飛機(jī)不得不在天空中使用有條理的軌道。剛性結(jié)構(gòu)在飛機(jī)周圍保持了大面積的凈空間，以消除碰撞的可能性“（Amos，2019）。隨著無(wú)人駕駛和可選載人技術(shù)在世界各地的擴(kuò)散，這一概念現(xiàn)在必須變得更加靈活。隨著自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播（ADS-B）轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)明，該系統(tǒng)正在緩慢發(fā)展。這些應(yīng)答器從特定飛機(jī)推送信息，包括其身份、GPS 確定的高度和地速。引入ADS-B是為了加強(qiáng)對(duì)陸地的監(jiān)視和安全，但衛(wèi)星也可以接收到這些信息（Amos，2019）。

廣播自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）-幫助消除C-UAS監(jiān)視和偵察挑戰(zhàn)中的“好人”

自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播（ADS-B）的引入將有助于改變有人駕駛飛機(jī)的監(jiān)視和偵察，但這項(xiàng)新技術(shù)如何適應(yīng)無(wú)人領(lǐng)域并可能協(xié)助C-UAS仍在確定中。美國(guó)公司Aireon表示，“其新的衛(wèi)星監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已全面上線，并在北大西洋進(jìn)行試驗(yàn)。該系統(tǒng)采用一個(gè)由66個(gè)航天器組成的星座，監(jiān)測(cè)飛機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的情境信息。它們每八秒報(bào)告一次飛機(jī)的位置、高度、方向和速度。他們現(xiàn)在擁有的關(guān)于飛機(jī)行為的更詳細(xì)的信息意味著可以引入更有效的路線“（Amos，2019）。

ADS-B是一個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)，并“搭載在銥星衛(wèi)星電話服務(wù)提供商的所有66個(gè)航天器上”。這些傳感器現(xiàn)在可以在雷達(dá)能見(jiàn)度之外跟蹤海洋上的飛機(jī)——海水覆蓋了全球 70%的面積“（Amos，2019 年）。如果我們知道有人駕駛的“友軍”飛機(jī)在時(shí)間和空間中的位置，這可能有助于監(jiān)視和偵察潛在有害的無(wú)人機(jī)，并允許跟蹤和消除這種威脅。圖5-5顯示了ADS-B在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)的運(yùn)行方式，因?yàn)镕AA（聯(lián)邦航空管理局）要求所有飛機(jī)在1年2020月100日之前都必須遵守。這包括在 A、B 或 C 類空域運(yùn)營(yíng)的任何飛機(jī)。此外，任何在E類空域（高于FL2 MSL但不低于500，2019英尺AGL）運(yùn)行的飛機(jī)也必須遵守。

隨著ADS-B技術(shù)提供近乎實(shí)時(shí)的衛(wèi)星監(jiān)視，“為空域管理引入更大的靈活性（成為可能）的能力。例如，在北大西洋，傳統(tǒng)的直列安全分離距離最終將從40海里（80公里）減少到14海里（25公里）“（Amos，2019）。這種靈活性為航空業(yè)提供了巨大的希望;然而，這也使C-UAS復(fù)雜化，因?yàn)轱w機(jī)不再處于已知的，可預(yù)測(cè)的飛行路徑上。試圖要求所有UAS都采用ADS-B轉(zhuǎn)發(fā)器可能被證明是困難的，因?yàn)樵摷夹g(shù)可能花費(fèi)數(shù)千美元，并且集成到當(dāng)前的UAS設(shè)計(jì)中可能不會(huì)完全成功。

在C-UAS空間中區(qū)分無(wú)害飛機(jī)和威脅飛機(jī)的困難

您如何確定在該地區(qū)飛行的是什么 - 是鳥，小型飛機(jī)，無(wú)人機(jī)，是否構(gòu)成威脅？標(biāo)準(zhǔn)機(jī)場(chǎng)雷達(dá)不能很好地查找和跟蹤大多數(shù)UAS。造成這種情況有幾個(gè)原因，包括飛機(jī)的尺寸、材料以及大多數(shù)第 1 組和第 2 組重量等級(jí)普遍缺乏熱特征。

使區(qū)分有人駕駛和無(wú)人系統(tǒng)的問(wèn)題復(fù)雜化的是用于討論飛機(jī)的不同尺寸、重量和任務(wù)等級(jí)的大量本體和分類法，如表5-3和5-4所示。大多數(shù)無(wú)人駕駛航空器模糊了民用和軍用（兩用技術(shù)）之間的界限，這一事實(shí)使這些問(wèn)題更加復(fù)雜。Coheive同意UAS的分類，有人駕駛飛機(jī)是一個(gè)世界性問(wèn)題。當(dāng)人類在確定UAS是否有惡意意圖或僅僅是在給定空域飛行的無(wú)辜飛機(jī)時(shí)，必須做出生死判斷時(shí)，驗(yàn)證飛機(jī)是否有人駕駛，絕對(duì)無(wú)人駕駛或可選有人駕駛時(shí)，存在真正的挑戰(zhàn)。

機(jī)場(chǎng)雷達(dá)通常探測(cè)到小到直升機(jī)和單引擎陸地飛機(jī)的飛機(jī)，以及大到大型噴氣式飛機(jī)的飛機(jī)，然而，所有這些飛機(jī)通常都是由金屬制成的，具有可識(shí)別的熱特征，以及可以傳達(dá)位置和意圖的飛行員。UAS往往沒(méi)有這些屬性。此外，大多數(shù)UAS由塑料，輕木，復(fù)合材料或所有這些材料的組合制成，金屬的使用量往往比任何其他材料都少。第 1 組和第 2 組 UAS 往往是電池供電的，因此不提供可識(shí)別或可追蹤的熱源。使用可燃燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的UAS仍然沒(méi)有足夠的熱信號(hào)或雷達(dá)返回信號(hào)，使監(jiān)視和偵察成為一項(xiàng)容易的任務(wù)。

這些復(fù)合材料制造的UAS不像金屬等密度較大的材料那樣反射雷達(dá)能量。無(wú)人機(jī)可以通過(guò)使用由雷達(dá)吸收材料（RAM）制成的復(fù)合材料來(lái)進(jìn)一步減少任何能量，或者使用增強(qiáng)塑料或其他獨(dú)特的非傳統(tǒng)材料將雷達(dá)吸收結(jié)構(gòu)（RAS）構(gòu)造到上層建筑中。大多數(shù)UAS足夠小，找到雷達(dá)信號(hào)非常困難;然而，現(xiàn)在有“大量可以減少雷達(dá)信號(hào)的泡沫和涂料現(xiàn)在構(gòu)成了微波材料市場(chǎng)的一個(gè)高度活躍的部門”（Marsh，2010）。

復(fù)合材料的使用在UAS中并不罕見(jiàn)，因?yàn)樵鰪?qiáng)塑料材料以其重量輕，高強(qiáng)度，剛度和抗疲勞性的獨(dú)特組合而聞名，但它們的電磁（EM）特性也很重要;例如，基于玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GRP）的印刷電路板和用于敏感電子設(shè)備的碳復(fù)合電磁干擾（EMI）屏蔽外殼。低重量RAS可以由玻璃和碳纖維復(fù)合晶格制成，其中空隙被微波吸收泡沫占據(jù)。吸收有效性將與網(wǎng)格單元結(jié)構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)和元素之間的距離有關(guān)（Marsh，2010）。

新挑戰(zhàn)需要新思維組合傳感器

最成功的C-UAS計(jì)劃采用多傳感器方法，以確保準(zhǔn)確識(shí)別UAS作為

僅依靠一種檢測(cè)方法;無(wú)人機(jī)可能會(huì)被錯(cuò)過(guò)。例如，當(dāng)使用常規(guī)雷達(dá)時(shí)，可能很難檢測(cè)到低空飛行的無(wú)人機(jī)或?qū)o(wú)人機(jī)與鳥類區(qū)分開(kāi)來(lái)。或者，如果無(wú)人機(jī)被建筑物或樹(shù)木遮擋，光學(xué)傳感器將難以拾取它。通過(guò)頻譜監(jiān)控增強(qiáng)雷達(dá)和光學(xué)傳感器，安全團(tuán)隊(duì)（將）更清楚地了解任何潛在的無(wú)人機(jī)活動(dòng)（無(wú)人機(jī)檢測(cè)，2019）。

這里介紹的討論是尋找和跟蹤UAS的技術(shù)挑戰(zhàn)的樣本。識(shí)別特定UAS類型，飛機(jī)所有者，UAS通常用于什么（正常有效載荷）和飛機(jī)操作員的任務(wù)成為更大的挑戰(zhàn)，因?yàn)椤癈-UAS系統(tǒng)使用來(lái)自多個(gè)傳感器的組合數(shù)據(jù)，還必須能夠區(qū)分合法和敵對(duì)，盟國(guó)和敵方UAS - 這是任何已知系統(tǒng)都無(wú)法做到的。這是人類操作員必須進(jìn)行干預(yù)以做出通常是瞬間評(píng)估的地方“（Wilson，2018）。

自美國(guó)聯(lián)邦航空局成立初期以來(lái)，該機(jī)構(gòu)就規(guī)定有人駕駛飛機(jī)必須注冊(cè)并分配一個(gè)尾號(hào)，該尾號(hào)必須永久顯示在飛機(jī)上。有關(guān)有人駕駛飛機(jī)的信息很容易在世界各地的數(shù)據(jù)庫(kù)中找到。作為一種發(fā)展速度超過(guò)政策、法律和治理速度的新技術(shù)，沒(méi)有全面的數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供簡(jiǎn)單的 UAS 識(shí)別查找，即使有這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)，注冊(cè) UAS 的不同法律（以及有限的合規(guī)性）將使大多數(shù)信息不完整和無(wú)法使用。新的UAS正在快速發(fā)展，隨著UAS接管許多傳統(tǒng)的有人駕駛飛機(jī)任務(wù)，它們的任務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了曾經(jīng)正常的相機(jī)傳感器工作。波音公司的飛機(jī)加油無(wú)人機(jī)說(shuō)明了這一點(diǎn)，這是一種“旨在為美國(guó)海軍戰(zhàn)斗機(jī)在半空中加油的先進(jìn)無(wú)人駕駛飛機(jī)，以T1的名義飛上天空，原型MQ-25在中美洲圣路易斯機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了兩個(gè)小時(shí)的自主飛行”（Lavars，2019）。美國(guó)聯(lián)邦航空局仍在繼續(xù)與這些問(wèn)題作斗爭(zhēng)。2019年<>月，許多美國(guó)立法者致函交通部長(zhǎng)，稱

“我們寫信是為了表達(dá)我們對(duì)聯(lián)邦航空管理局（FAA）要求無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAS）遠(yuǎn)程識(shí)別的規(guī)則持續(xù)延遲的持續(xù)關(guān)注，并敦促您投入必要的人員和資源，以快速發(fā)布關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的擬議規(guī)則制定通知（NPRM）......未能完成遠(yuǎn)程識(shí)別對(duì)空域構(gòu)成“嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)”，也“扼殺了無(wú)人機(jī)行業(yè)的創(chuàng)新”。造成這種情況的原因有很多——技術(shù)并不簡(jiǎn)單，有多種方法和討論哪個(gè)是最好的，以及許多利益相關(guān)者在混合中“（McNabb，2019）。

本章的這一部分提供了正在探索的新技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)、技巧和政策，以幫助解決C-UAS監(jiān)視和偵察任務(wù)領(lǐng)域的困難。最初設(shè)計(jì)用于保護(hù)軍事設(shè)施的技術(shù)正在為C-UAS任務(wù)進(jìn)行修改。掃描監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)（SSRS）就是一個(gè)例子，“非常適合近距離探測(cè)和精確定位兩類（微型和微型UAS）的幾架無(wú)人機(jī)。此外，SSRS 系統(tǒng)可在 50 至 150 米的測(cè)量范圍內(nèi)為多達(dá)四個(gè) UAS 提供實(shí)時(shí)跟蹤“（Caris，2019 年）。該技術(shù)對(duì)較小的UAS有效;必須使用額外的組合傳感器技術(shù)來(lái)創(chuàng)建完整的C-UAS保護(hù)范圍。

存在許多C-UAS目錄;但是，大量信息未經(jīng)正確審查，或者更多的是廣告格式而不是信息格式。www.unmannedairspace.info 的計(jì)數(shù)器UAS目錄是更全面的列表之一。最新版本在一份83頁(yè)的文檔中討論了54項(xiàng)技術(shù)。該目錄對(duì)公眾免費(fèi)，并且往往只經(jīng)過(guò)可驗(yàn)證的信息進(jìn)行審查，列出“可用的反UAS系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)和組件，并免費(fèi)提供......信息由供應(yīng)商直接提供，并編輯數(shù)據(jù)以刪除無(wú)法驗(yàn)證的聲明“（FAA，2019）。

事實(shí)證明，在C-UAS領(lǐng)域困難的問(wèn)題之一是不僅試圖找到和跟蹤車輛;它試圖找到車輛被控制的位置以及誰(shuí)在控制車輛。正在開(kāi)發(fā)新技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)椤癈ACI的SkyTracker技術(shù)套件是一種反小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（C-sUAS）功能，由不同的外形尺寸組成，旨在利用小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（sUAS）與其控制器之間的無(wú)線電通信”（CACI，2019）。

SkyTracker具有三種不同的外形尺寸，具體取決于C-UAS要求;它們包括：

杜邦可麗耐系統(tǒng)提供固定設(shè)施保護(hù)，防止無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAS）對(duì)作戰(zhàn)人員和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的威脅。可麗耐使用精確中和技術(shù)檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤和緩解sUAS威脅，以確保對(duì)周圍射頻（RF）頻譜和現(xiàn)有通信幾乎沒(méi)有附帶損害。

AWAIR系統(tǒng)提供針對(duì)敵方sUAS的移動(dòng)部隊(duì)或設(shè)施保護(hù)。加固型移動(dòng)平臺(tái)利用可麗耐軟件基線來(lái)精確檢測(cè)、識(shí)別和緩解sUAS威脅。該系統(tǒng)可以輕松部署在車輛或船舶上，提供地面和海上護(hù)航保護(hù)。

CACI的便攜式先進(jìn)攻擊系統(tǒng)可以擊敗小型復(fù)雜的UAS。該系統(tǒng)調(diào)查環(huán)境，使部署的單元能夠?qū)箂UAS和模擬視頻信號(hào)。該系統(tǒng)可以自主運(yùn)行，以提供精確的分布式攻擊，并在敵對(duì)環(huán)境中提供快速，響應(yīng)的部隊(duì)保護(hù)能力（CACI，2019）。

一家名為SRC的美國(guó)應(yīng)用研究非營(yíng)利性公司“正在應(yīng)用其在電子戰(zhàn)，空中監(jiān)視以及目標(biāo)檢測(cè)，跟蹤和分類算法方面的廣泛背景，以幫助檢測(cè)，跟蹤和防御低，慢和小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAS）威脅”（Counter-UAS Systems，2016）。

SRC利用這些知識(shí)，為軍事和民用市場(chǎng)創(chuàng)造了C-UAS技術(shù)。

無(wú)聲弓箭手反無(wú)人機(jī)技術(shù)可檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別和擊敗敵方無(wú)人機(jī)。該技術(shù)包括經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)、用于視覺(jué)識(shí)別目標(biāo)的攝像頭以及為作戰(zhàn)人員提供高級(jí)態(tài)勢(shì)感知的 3D 用戶顯示器。

小型、緩慢、低空飛行的無(wú)人機(jī)很容易通過(guò)當(dāng)前的安全措施，對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成未被發(fā)現(xiàn)的威脅。SRC的Gryphon Skylight無(wú)人機(jī)安全解決方案依靠雷達(dá)和頻譜傳感來(lái)檢測(cè)和識(shí)別UAS，商用飛機(jī)，甚至鳥類，讓您清楚地了解您的安全空域（Counter-UAS Systems，2016）。

任務(wù)規(guī)劃保密 – 保護(hù)數(shù)據(jù)

保護(hù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)問(wèn)題是，數(shù)據(jù)是否被其他人看到重要嗎？這似乎與這次對(duì)話背道而馳;但是，加密數(shù)據(jù)會(huì)帶來(lái)大多數(shù)C-UAS方案中可能不需要的成本。監(jiān)視和偵察的藝術(shù)往往是在陰影中完成的。在C-UAS領(lǐng)域，允許所有可以訪問(wèn)的人都知道信息可能更有利，允許額外的信息輸入和對(duì)主題飛機(jī)的更多“眼睛”。現(xiàn)在，對(duì)主題飛機(jī)的反應(yīng)是另一回事，因?yàn)閭€(gè)別公司和政府可能不想透露所使用的確切方法以及這些方法對(duì)主題飛機(jī)的影響。諸如聲學(xué)特征之類的信息對(duì)于屏蔽很重要，并且不會(huì)因?yàn)榻裉斓膫鞲衅鞫_(kāi)

一系列跟蹤和數(shù)據(jù)收集功能以及可視化，包括帶有目標(biāo)方位的預(yù)警警報(bào)、多個(gè)同時(shí)進(jìn)行的威脅檢測(cè)和跟蹤以及目標(biāo)的 3D 跟蹤。該系統(tǒng)可以配置多個(gè)聯(lián)網(wǎng)傳感器，以支持從遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)操作到擁擠的城市環(huán)境的廣泛覆蓋范圍。捕獲的數(shù)據(jù)可以集成到現(xiàn)有的指揮和控制軟件程序中，以支持情報(bào)、監(jiān)視和偵察、作戰(zhàn)和決策支持應(yīng)用（通用原子公司向美國(guó)陸軍展示了聲學(xué)無(wú)人機(jī)探測(cè)器，2019 年）。

大多數(shù)UAS平臺(tái)的性質(zhì)是廉價(jià)且公開(kāi)可用的組件，但這些組件通常是：

在沒(méi)有內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的情況下獨(dú)立構(gòu)建，使系統(tǒng)容易受到攻擊，并且“即插即用”的本質(zhì)往往會(huì)在網(wǎng)絡(luò)保護(hù)中造成不兼容，幾乎沒(méi)有真正的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)具有多個(gè)旋翼的幾種流行無(wú)人機(jī)型號(hào)的配置和飛行控制器/微處理器的分析揭示了與遙測(cè)鏈路通過(guò)串行端口連接（其中可以捕獲、修改或注入信息）與無(wú)人機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)以及無(wú)人機(jī)與其地面站接口的連接（其數(shù)據(jù)鏈路可能被欺騙， 使黑客能夠完全控制車輛）。（尼科爾斯和 et.al，2019）

傳感器數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)的攻擊威脅必須成為任務(wù)規(guī)劃各個(gè)方面的一部分。任務(wù)規(guī)劃將需要在目標(biāo)區(qū)域訪問(wèn)、傳感器能力和可用性、信息時(shí)間優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)安全要求之間進(jìn)行權(quán)衡。

用于周界保護(hù)的C-UAS任務(wù)規(guī)劃

既然已經(jīng)討論了C-UAS組合的基礎(chǔ)，那么這些傳感器系統(tǒng)的放置和互連對(duì)于UAS的三角測(cè)量是必需的。如圖5-8所示，傳感器的互鎖性質(zhì)和重疊將創(chuàng)建UAS目標(biāo)的三角測(cè)量。

在保護(hù)特定設(shè)施的周邊時(shí)，必須進(jìn)行深入分析，以了解在開(kāi)始監(jiān)視和恢復(fù)該地區(qū)之前獲得所需安全級(jí)別的能力。一旦該地區(qū)的偵察完成，就可以對(duì)任何未經(jīng)授權(quán)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行監(jiān)視，并將以數(shù)字方式記錄下來(lái)，并對(duì)違規(guī)的無(wú)人機(jī)采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。

組合正確的傳感器（前面討論過(guò)）將取決于許多因素，包括：

地形（視線）

該地區(qū)建筑物和人造物體的數(shù)量和高度

保護(hù)級(jí)別 - 提供 24/7 全天候（或僅在占用時(shí)間）的操作

頻率噪聲水平-電磁干擾

該地區(qū)/國(guó)家的適用法律

威脅級(jí)別 - 區(qū)域關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施或保護(hù)家族企業(yè)是否存在已知威脅

最有可能的威脅類型（帶EO / IR傳感器的四旋翼或固定翼自殺無(wú)人機(jī)）

對(duì)威脅的可能反應(yīng)是什么？組合傳感器系統(tǒng)如何驗(yàn)證威脅已被消除或已離開(kāi)該區(qū)域并且不再是威脅？

C-UAS的預(yù)算是多少？這筆預(yù)算中有多少可以分配給監(jiān)視和偵察？

傳感器能否覆蓋隱藏區(qū)域或口袋而不重疊覆蓋？

這些因素中的每一個(gè)都會(huì)影響放置的傳感器的類型和數(shù)量，以及這些傳感器在正常時(shí)間內(nèi)或在C-UAS威脅事件以及威脅降級(jí)和中和階段如何報(bào)告、存儲(chǔ)信息和利用。此外，隨著UAS市場(chǎng)的不斷發(fā)展，以及威脅行為者的策略和技術(shù)變得更加復(fù)雜，應(yīng)考慮技術(shù)更新計(jì)劃。必須更新C-UAS周界保護(hù)的規(guī)劃，以應(yīng)對(duì)新的威脅。

結(jié)論

在C-UAS的背景下回顧監(jiān)視和偵察之間的區(qū)別，可以區(qū)分傳感器俯視目標(biāo)的典型思維過(guò)程與試圖在廣闊的天空找到UAS目標(biāo)的困難現(xiàn)實(shí)。跟蹤有人駕駛飛機(jī)的傳感器通常不擅長(zhǎng)尋找和跟蹤UAS，因?yàn)槠涑叽纾牧希瑹嵝盘?hào)和整體UAS雷達(dá)剖面與有人駕駛飛機(jī)有很大不同。辨別這種差異、對(duì)其進(jìn)行編目并保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)信息準(zhǔn)確性的能力對(duì)于避免因有人駕駛飛機(jī)與敵方無(wú)人機(jī)的意外錯(cuò)誤描述而造成生命損失至關(guān)重要。ADS-B的引入將有助于識(shí)別受控空域中的有人駕駛飛機(jī)。轉(zhuǎn)發(fā)器還將使確定該空域中具有威脅性的UAS的任務(wù)更容易檢測(cè)和緩解。需要在這個(gè)領(lǐng)域使用多個(gè)傳感器套件和持續(xù)創(chuàng)新，才能在這個(gè)不斷變化和不斷增長(zhǎng)的UAS領(lǐng)域進(jìn)行監(jiān)視和偵察。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的整體識(shí)別機(jī)制，無(wú)論是行政還是技術(shù)，都是通過(guò)全球航空當(dāng)局制定或調(diào)整政策、法律和治理來(lái)發(fā)展的問(wèn)題。所有航空當(dāng)局能夠就無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的識(shí)別機(jī)制、本體和分類法以及國(guó)家和國(guó)際合作協(xié)議達(dá)成一致，這為對(duì)航空界的安全產(chǎn)生積極影響提供了機(jī)會(huì)。