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简介 2023年3月31日，美国海岸警卫队负责作战的副司令彼得·戈蒂埃签署了一项《无人系统战略计划》（Unmanned Systems Strategic Plan），以指导该军种无人系统的开发和运用。该战略为海岸警卫队未来十年需要发展的能力以及获得方式提出了愿景，并制定五大战略目标，包括为无人系统和反无人系统寻求一种“以能力为中心的方法”；制定广泛使用无人系统的监管框架；将研究与采办方向调整为“小型试验，学习并扩展智能化”；与国防部、国土安全部及其他单位合作，利用各部门的经验和能力，确保互操作性；确定数据、计算、通信、标准和接口需求，以提供“作战数据生态系统”。
1 引言 在不断变化的海洋领域中保持态势感知并执行管理，仍然是几乎所有海岸警卫队任务的核心。在美国国内，“海洋环境正在迎来越来越多的新用途，包括近海能源生产、无人驾驶船只和航空系统的使用以及商业空间活动，对现有的监管和操作框架提出了挑战”。更广泛地说，“国家竞争者、暴力极端分子以及日益强大和有能力的跨国犯罪组织（TCO）都在继续试图利用海上的薄弱治理、岸上的腐败和海域感知的差距来获得经济和政治利益”。这些变化给海岸警卫队的任务执行带来了挑战和机遇，同时也增加了对海岸警卫队海域感知的需求，以支持美国和全球利益。 技术在不断进步，提供了可以帮助海岸警卫队执行任务的新工具和能力。技术的快速发展、需求的不断增长、越来越动态的作战环境以及全球战略竞争，使海岸警卫队目前执行任务的方式受到了前所未有的压力。因此，美国海岸警卫队认为必须加强竞争优势，目的是能够应对影响海洋领域变化的速度。 无人系统（UxS）创造了机会，以新的方式将人员、资产、系统和数据结合起来，以创造一支更加灵活的部队。无人系统具备以下优势：（1）弥补载人平台覆盖范围的不足；（2）提高态势感知能力；（3）进一步扩展船员们执行任务的能力；（4）将人类从某些枯燥、有潜在危险的任务中解放出来。无人系统不能单独执行任务，但它们可以帮助保持人员的战备状态。 海岸警卫队已经运用了一些无人系统，但主要采用的是以平台为中心的分散方式。目前，海岸警卫队已经有了一些成功的项目，如国家安全快艇上的中程无人机系统（UAS），以及海岸警卫队各水上和岸上单位使用的短程无人机。当与其他技术无缝整合时，无人机系统就可作为技术生态系统的一部分，以更快的速度和更有效的方式通过资产、网络、数据系统、高级分析和信息共享平台将传感器与作战决策者链接起来，这时无人机就成为了一种兵力“倍增器”。 但是，无人系统已经被海洋环境中各类行为者所使用，并且这些无人系统的数量应该会大幅增长。平民对无人系统的使用正在无意中影响着政府和商业船只以及沿海设施的日常运作。商业航天公司正在使用无人驳船进行火箭回收工作，航运公司正在将自主系统甚至完全自主的船只纳入其船队。毒贩已经建造了小型的自制无人潜水艇，目的是秘密越过海上边界非法运输毒品。海岸警卫队认为，无人系统将在海洋环境中变得无处不在，必须为这些无人系统可能带来的影响做好准备。 2 美国海岸警卫队无人系统愿景 美国海岸警卫队的无人系统愿景是能够在复杂海域环境中有效运用、防御并监管无人系统，推进美国的海上安全、安保和繁荣。 （1）海岸警卫队将运用无人系统来改善任务执行 海岸警卫队的任务执行通常始于对海域正在发生的事情的感知。监视、探测、分类、识别和实施（SDCIP）是海岸警卫队执行其法定任务所需的持久、高水平能力。无人系统可以在这些领域增强或取代有人系统，大大提高海域态势感知，使海岸警卫队能够更积极地运用人员和资产，并实现更快和更有效的搜救、毒品和移民拦截并应对海洋环境事件。无人系统的运用将保持海岸警卫队载人资产的战备状态，并提高人员的表现。 （2）海岸警卫队必须准备好抵御非法使用无人系统的威胁 无人系统的广泛增多和低成本意味着这些工具也可用于损害美国的环境、资源和海洋运输系统。使用无人系统的公民可能会无意间对海上运输系统的安全和安保产生不利影响。更糟糕的是，不怀好意的行为者可能会看到利用无人系统在不被发现的情况下扰乱海岸警卫队，实施非法行为，或损害贸易流动的机会。海岸警卫队将部署反无人系统能力，以尽量减少这些风险。 （3）海岸警卫队必须建立并执行一种监管框架，以便在海上运输系统中安全合法地使用无人驾驶系统 无人系统为海上贸易带来的机会可能是变革性的。商贸行业已经在为其海上系统和船只开发、测试和集成更强的自主操作能力。海岸警卫队将与技术开发商、海事行业和标准机构密切合作，必须确保这些技术安全和负责任地整合到遥控和自主系统中。 应对这些挑战将要求海岸警卫队通过确保创新技术交付并将无人系统应用到行动中来保持敏捷性、自适应性和前瞻性。美国海岸警卫队将继续探索新的能力，包括无人舰艇、无人潜航器、无人车、无人机和无人太空飞行器。海岸警卫队还将建立一个高效且敏捷的需求、采购和获取流程，重点是缔约服务，而不是购买系统。支持缔约服务和采办系统的敏捷需求和采办计划，加上合理的测试和扩展计划，将使海岸警卫队能够以跟上市场成熟度的速度采用、集成和运用技术，并确保在海域的持续决策优势。 无人系统本身并不是唯一的解决方案。继续整合关键使能因素和核心技术对于实现海岸警卫队无人系统愿景至关重要。自主性技术的发展，包括无人机、自主水面和水下航行器的超视距（BVLOS）操作能力，提供了扩展人类潜力的能力，使海岸警卫队能够安全、有效地执行危险或困难的任务，节约时间，节省金钱，最重要的是降低人类的生命危险。 除了系统平台和传感器，海岸警卫队必须开发与无人系统互补的系统能力，以确保无人系统能够完全融入海岸警卫队的行动。由于无人系统将在现有地面网络的“边缘”运行，因此海岸警卫队必须扩展其战术通信和网络能力，使无人系统能够安全运行并进行数据传输。安全访问和分析无人系统收集的数据需要数据存储和管理基础设施。人工智能与机器学习（AI/ML）将成为无人系统和操作员的“力量倍增器”，这些新兴技术能够促进跨资产和域的数据流分析，实现目标探测自动化，并将人类的注意力集中在关键的操作行动上。最后，下一代指挥控制和信息分发平台对于将这些新技术与海岸警卫队人员连接起来至关重要，能够为作战决策者提供信息。这一吸纳了无人系统的新型技术生态系统可以为海岸警卫队执行其广泛的任务创造新的方式。 3 关键使能因素和核心技术 海岸警卫队需要引进其他新技术，使得无人系统能够被充分利用，成为力量倍增器。海岸警卫队应把发展关键的使能因素和核心使能技术放到与无人系统同等重要的位置上，这样才能形成全新的信息生态系统。 条令、组织、训练、非物资解决方案、领导、人员和设施（DOTmLPF）：仅靠系统平台和传感器无法提供无人系统所需的全部能力。必须通过条令、组织、训练、人员和设施等，使无人系统能够无缝融入到海岸警卫队兵力结构和一揽子计划中。 数据接口和标准：为了在快速变化的无人系统技术环境中实现跨领域、以能力为中心、可互操作的愿景，海岸警卫队将采用并管理无人系统间的接口需求、通信平台、数据中心、分析工具和人类操作员，以实现新平台和技术的部署。 自动化和自主性：随着工程系统中自动化和自主性领域的不断发展，无人系统将能够在更少的人工控制和交互下实现更远的航程。自主操作可以进一步扩大无人系统的效用，以实现更持久和更广泛的海域态势感知。当合理开发和部署时，无人系统可以安全地以全自主的模式运行，从而在扩大潜在用途的同时，迅速减少日常行动所需的人员数量并降低人员风险。 也许最大的使能因素是将无人系统纳入到一种能够从根本上改变海岸警卫队行动模式的数据生态系统中。这个生态系统将通过连接有人、无人和固定传感器，将数据转换为信息和知识，为人类分析师和操作员做出决策提供帮助，从而将数据变为一种战略资产。为了形成这一以任务为中心的生态系统，无人系统必须以图2中所示的方式与其他技术集成，并由海岸警卫队当局提供支持。这一数据生态系统包括以下相互依赖的组成部分： 战术网络：目前，海岸警卫队的载人平台主要由操作员对获取的数据进行分析并据此做出决策，机上或船上的数据很少发送回岸。然而，如果不与后方的行动决策者建立可靠的通信，无人系统就不可能有效。无论是集成到传统系统中，还是通过单独的通信网络运行，无人系统都需要指挥控制接口，以及从舰载或机载传感器传输数据的能力。 数据管理：当无人系统收集的数据传送回岸时，需要对其进行组织、存储和管理，以便能够快速有效地访问和分析这些数据，并遵守证据监管链标准。数据存储结构应确保正确的人在正确的时间可以获得正确的信息，以便立即做出决策，并确定海域的长期趋势。 人工智能和机器学习（AI/ML）：考虑到无人系统将产生大量数据，无法单靠人类来分析这些数据。因此，海岸警卫队将利用人工智能和机器学习（AI/ML）工具来检测静态或视频图像中的对象，转录和分析无线电语音呼叫，并评估异常行为，以将原始数据转化为可供行动之用的信息。 指挥和控制：最终，数据生态系统与人类操作员和决策者的界面将依赖于使操作员和决策者能够可视化信息，及时做出决策，并部署有人或无人系统的有效指挥控制平台。
图2 融入了无人系统的数据生态系统概念 4 当前的无人系统能力和计划 美国海岸警卫队通过执行多个项目，适度的研究开发以及与国土安全部（DHS）、国防部（DoD）和外部利益相关方积极合作，来运用现有的无人系统和反无人系统能力。这些活动形成了未来评估、采购、部署和应用无人系统技术的基础。海岸警卫队拥有大量关于无人系统的有利运用和作战方案、极端环境条件下的生存能力、非战斗任务中国防部相关技术的应用、有人和无人编队场景以及通过无人系统的战略使用实现兵力倍增的相关知识。这一知识体系将使海岸警卫队能够随着无人平台、战术、技术、程序、任务支持要素、政策和条令等方面的逐步现代化而获益。这一战略计划在能够证明无人系统作战效用的现有经验与未来能力需求之间建立了正式联系。 当前无人系统的研究、开发、测试和评估计划如表1所示。这些现有的海岸警卫队无人系统能力和研发项目，在有明智的战略和实施计划时，将为无人系统的现代化运用奠定坚实的基础。 表1 海岸警卫队无人系统计划概览
5 战略目标 目标1.1：评估跨任务领域的能力，并确定目前、近期和未来可以使用无人系统和反无人系统弥合的能力缺口。 目标1.2：为以新的方式将无人系统、反无人系统和载人资产结合起来以满足任务需求的海岸警卫队新型兵力组合开发作战概念。 目标1.3：制定一个长期、分阶段、可扩展的计划，以实现无人系统战略计划的目标和目的。 目标1.4：为实施无人战略计划进行商业案例分析，包括人员配置的变更。 目标1.5：制定有效性、效率和可负担性指标，以评估使用无人系统和反无人系统的可能性和实际运用情况。 目标1.6：建立一个持续评估无人系统和反无人系统技术的系统以满足任务需求，推行更能承受风险的采购政策，并维持专用资金流。 目标1.7：创建一个有权管理无人系统和反无人系统从概念到部署的战略优先事项并协调各部门统一行动的能力办公室。 目标2.1：实施基于风险的监管、合规和评估制度，从而在海运业安全使用新兴的自主和无人技术，同时制定并吸纳国际和行业认可的标准。 目标2.2：发展遥控和自主系统领域的专业知识，以支持预防和应对活动。 目标2.3：与国内和国际合作伙伴合作，吸取在无人系统开发和测试中的经验教训，并支持遥控和自主平台的行业标准和国际要求的制定。 目标3.1：寻求扩大研发、测试和评估的机会和资金，以扩大和加速无人系统和反无人系统技术的鉴定和转化。 目标3.2：寻求使用创新的缔约和采办权限（如其他交易权限（OTA））来缩短从测试到部署的创新流程。 目标3.3：充分利用接近市场化的无人系统和反无人系统解决方案的技术转化，以实现快速部署。 目标4.1：与国土安全部和其他部门合作，明确在采办、缔约和维持无人系统和反无人系统能力方面的共同要求和合作机会。 目标4.2：启动与美国海军和国防部合作伙伴的交流，以评估无人系统和反无人系统在海岸警卫队快艇上实现防御能力的可能性。 目标4.3：寻求与其他联邦机构进行无人系统和反无人系统联合作战测试演习的机会，并寻求在无人系统和反无人系统的开发、转化和认证方面利用专业知识的协议。 目标4.4：寻求从政府和商业来源获取和共享无人系统数据的机会，以提升海域态势感知能力。 目标5.1：致力于开发数据生态系统的作战概念，该生态系统可为无人系统和传感器提供支持，并将无人系统和传感器与企业通信网、数据存储和管理、人工智能/机器学习工具及快速和大规模信息共享和分发能力等关键使能因素相集成。 目标5.2：与关键使能因素和核心技术相一致，采用和维持能够在技术快速更新换代的情况下实现无人系统运用、维持和发展方面灵活性的指挥控制、数据和物理接口要求。 目标5.3：确定阈值和目标通信网络要求，以支持无人系统指挥控制并与利益相关方共享传感器数据。 目标5.4：确定无人系统作战和任务支持数据的最低数据工程、管理和存储能力。 目标5.5：确定数据要求和计算需求，从而在海上目标检测、自主导航和其它无人系统操作任务中运用人工智能/机器学习工具。 6 未来展望 通过采用以能力为中心的方法在多域使用无人系统，海岸警卫队将灵活地利用空中、海上、水下、地面和太空的无人平台。这种方法同样将确保部署反无人系统能力，以抵御不法分子的海上威胁。无人平台将始终按照基线能力要求发展，并依赖于新开发的使能通信、数据和分析系统。海岸警卫队将把自己定位为政府中建立无人系统法规和标准的领导者，目的是使各方能够安全、可靠和负责任地操作无人系统。最后，海岸警卫队将追求持续创新，并与其他使用无人系统进行研究、商业或行动的机构或部门开展广泛合作。
图3 网络、数据管理、人工智能/机器学习 美国海岸警卫队期望，在未来十年，无人系统能够实现一支更敏捷、更有能力的海岸警卫队和一个更安全、更有保障的海洋环境。21世纪30年代，无人系统将成为海岸警卫队兵力结构中值得信赖的组成部分，这一愿景将使海岸警卫队能够更加积极主动，保持载人平台的战备状态，并在广泛的作战用例中改善有人-无人编队能力。美国海岸警卫队对无人系统在各类任务中的运用情况进行了设想。 （1）搜救（SAR） 在偏远的沿海地区，部署无人机（UAS）搜救站可对传统航空站形成有效补充。这些无人机搜救站拥有远程发射的中程无人机，能够缩短搜索和寻找遇难者的时间。这些无人机能够飞行更长的时间，产生更快的态势感知，探测遇险人员，通过机载蜂窝网络或可拆卸无线电建立通信，并部署救生设备。无人机能够保持更昂贵的载人平台的准备状态，缩短最初的反应和搜索时间，并提高遇难者的存活率。 （2）非法、未报告和无管制的捕捞（其他执法） 在大洋洲，天基传感器负责监视和探测捕鱼船队的广泛活动，并指引低能耗的持久自主水面航行器（ASV）和自主水下航行器（AUV）非法、无管制和未报告的捕捞活动进行分类和识别。这些自主平台可以从遥远的距离通过一系列传感器的中继作用，一次将几周甚至几个月的关于船只存在、活动和通信的数据传送至下一代指挥、控制和情报网。无人平台能够更快地识别捕鱼船队的运行模式，从而发现非法、无管制和未报告的捕捞活动并保存数据以供拦截和执法之用。 （3）毒品和移民阻截 无人机、水面平台与陆地和天基传感器组成的侦察网络能够在已知的毒品和移民运输通道上提供战略监视和广域探测。这些网络可实现持久监视、秘密探测和识别，并跟踪暗目标，拥有比载人资产更低的探测风险。此外，侦察网能够对交通路线进行近乎连续的监控，并为与国土安全部其他下属部门在交通网络开发和最终封锁方面进行协作提供了大力支持。美国南方司令部责任区也采用了类似的离岸海域感知（MDA）策略。 （4）冰上作业 合成孔径雷达卫星系统可持续探测、分类和跟踪极地地区的船只交通和冰山，提高这些地区所有船只和商业活动的安全性。在快艇上部署的无人机可对前方更远处的冰况进行评估，为美国国内、北极和南极地区的破冰船穿越冰流提供最有效的方法，从而实现更高的通行速度、更低的燃料消耗量和更稳定的贸易流。这些无人机改善了机动性，降低了燃料成本，并减少了破冰船队的碳足迹。 （5）港口、水路和沿海安全 不法分子和无知公众可能会利用无人系统扰乱贸易流。固定传感器、自主水面航行器、自主水下航行器和无人机系统的组合可以勘察海底、航道和系泊区域的潜在威胁，近实时地探测、跟踪目标，并为自主水面航行器和自主水下航行器的拦截提供帮助。各类无人系统形成了一种为港口和水道提供保护的分层的反无人体系。 （6）海上安全 无人水面航行器和自主水面航行器在商业领域的快速扩张导致用于无人和自主平台及自动化系统的新型设计、检查、测试和监管框架的发展。这些变化导致无人和自主平台能够安全、合法地融入国内和国际海洋环境，提高生产力，并改善海上生命安全。 （7）海洋环境保护 定期部署安装有水面石油泄漏厚度传感器的小型无人机和自主水下航行器，以应对石油泄露事件，并对自然灾害后的多处泄露进行快速分类。海岸警卫队的操作人员将把石油回收装备引导至泄油量最大的地点，并充分评估轻度泄露区域，避免人类操作员暴露于有毒的石油环境中。随着北极地区海上交通量的增加，海岸警卫队还为远程自主水下航行器设计并安装了类似的石油泄露传感器，用于识别和评估海冰下的石油泄漏。 （8）防御准备 防御准备：来自国家安全快艇、近海巡逻快艇和极地安全快艇的无人机对发现的空中和水面目标进行监视并交换数据，以提高海域感知并改进防御态势。由于在需求和指挥控制网络上的密切合作，这些无人机之间可以实现充分的互操作，甚至可以与联合伙伴和盟国伙伴进行数据交换。海岸警卫队各型快艇上集成的反无人系统可确保这些自身的防御能力并保证艇上人员的安全。 （9）助航设备 现有的助航设备（ATON）配备有传感器，以提高对海域的感知，探测污染，并在搜救行动中对船只和个人的探测和定位提供帮助。机载定位和状态传感器的增加使助航设备离站或不工作时能够自动通知扇区。小型无人机用于对难以接近的助航设备进行目视检查。无人水下航行器（UUV）用于检查链式、下沉式和浮标式水下设备，以延长维护周期，使人类潜水员能够集中精力完成需要人类灵巧性和技能的更精细的任务。 （10）海上安全 小型无人机被编程为在船只内部自主飞行，对船只储罐和隔间进行内部检查。无人机在详细检查期间能够绘制、记录和测量船只状况，并向船主通报异常之处。详细的历史数据有助于对商业船舶安全计划进行更全面的趋势分析。 （11）海洋生物资源 定期部署具有人工智能/机器学习目标检测功能的无人机，以监测渔业管理计划的遵守情况。天基ISR和无人水面航行器每次对受管制封闭区内或附近的捕鱼活动进行数周或数月的持续监测。 （12）任务支持/后勤 专门为货物转运设计的无人机可向离岸数百英里的快艇运送必要的维修零件，以便进行维修，避免燃料消耗和行动中断，否则这些快艇将被迫返回港口。 |
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