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美国政府问责局(GAO)报告:无人机蜂群技术

访问次数: 2240 次    作者: 远望智库开源情报中心 忆竹 编译    发布时间: 2024-01-05

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1.无人机蜂群技术为什么很重要

无人机蜂群技术允许多组无人机相互协调,通常不需要人类的直接控制。潜在的民用应用包括扑灭野火和寻找失踪人员。但实现这些应用需要计算和通信方面的进步,该技术可能会引发安全、网络安全和隐私问题。

无人机是无人驾驶的飞行器,大小从一英寸到翼展超过130英尺不等。无人机蜂群技术协调至少要三架到数千架无人机,在人类有限的注意力和控制需求下合作执行任务。例如,空中无人机蜂群可能有助于控制野火,评估损失,找到接入点,并通过喷洒灭火液体来灭火——所有这些都需要最少的人类指导。对于某些应用来说,无人机蜂群可能比单个无人机更高效和稳健,因为无人机蜂群可以在没有人类监督的情况下并行完成各种任务。如果个别无人机无法操作,它们可以继续运行。

2.无人机蜂群技术是如何工作的?

无人机蜂群将先进的计算机算法与本地传感和通信技术相结合,以同步多架无人机来实现一个目标。

无人机蜂群可以使用各种命令和控制方法,包括具有特定预定义飞行路径的预编程任务,由地面站或单个控制无人机进行集中控制,或者基于共享信息进行无人机通信和协作的分布式控制。更先进的控制方法包括受昆虫群体和鸟类群体集体行为启发的群体智能,以及教无人机蜂群应对新情况或意外情况的人工智能技术。

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图1. 无人机蜂群的指挥和控制方法

3.无人机蜂群技术有多成熟?

近年来,无人机蜂群技术和算法变得更加成熟。人工智能和机器学习的进步改善了决策和避障能力。5G和6G网络等高速通信技术改善了设备之间的实时数据共享。其他进步包括节能组件,如更轻的材料和节能电机,以及用于环境测绘的先进传感技术。此外,现在还有用于监视、侦察、搜索和救援的高分辨率摄像机和红外传感器。

尽管有这些进步,无人机蜂群的使用仍然受到一些挑战的限制。目前大部分无人机蜂群应用还是比较简单的。例如,空中灯光显示是以预先计划好的动作进行的。在不受控制的环境中跟踪和确定多架无人机的位置等任务仍然对无人机蜂群技术构成了重大挑战。飓风或野火等紧急管理情况下的天气条件可能会加剧这些挑战。

4.无人机蜂群技术机会

无人机蜂群技术目前和潜在的民用场景包括:

(1)农业:无人机蜂群技术可以播种,通过监测大面积地区识别疾病爆发,并为作物部署化肥等处理措施。

(2)应急管理:响应者可以使用无人机蜂群寻找失踪人员,并在自然灾害期间提供紧急护理和供应。无人机蜂群还可以帮助消防队员跟踪和控制野火的蔓延,并收集有关损失、接入点等信息。

(3)娱乐:活动组织者使用无人机蜂群进行娱乐,作为烟花的替代方案。这样做可以减少碎片、污染、火灾以及对动物和人类的干扰。

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 图2. 无人机蜂群目前和潜在的民用应用

5.无人机蜂群技术面临的挑战

(1)安全和安保:无人机蜂群可以在人工干预最少的情况下运行,但控制系统的人工干预对于敏感任务可能是必要的,例如可能将人类置于危险之中的任务。联邦法律禁止无人机在受限区域或从事非法或邪恶活动,如间谍活动、网络攻击或部署简易爆炸装置。操作员必须获得豁免才能操作无人机蜂群,因为当前的法规不允许一个人同时操作一架以上的无人机。

(2)隐私和网络安全:无人机蜂群收集关于其周围环境的信息,因此需要制定协议来保护某些信息的收集和存储,如照片、视频或个人录音。网络安全措施有助于确保无人机不被坏人劫持或黑客攻击并用于恶意目的。

(3)技术进步:一些应用将要求硬件小型化,如传感器,以及提高计算能力。算法的进步可以更好地模拟群体行为,改善无人机之间的连接、通信和决策。

6. 政策背景和问题

(1)可以采取什么措施来确保无人机蜂群技术安全运行?

(2)将无人机蜂群技术用于非法活动可能带来哪些威胁,如何减轻这些威胁?

(3)可以使用或开发什么标准来确保:无人机收集的信息的隐私性;适当的网络安全保护?

(4)研究计划如何应对关键技术挑战,推进无人机的高价值、安全和道德应用?


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