【国防安全】美国国家边境安全技术总览 - 海洋观察航空器技术

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美国国土安全部利用各种各样的光电相机、激光器和化学探测器、X光扫描仪和其他传感器限制非法移民、非法药物以及其他违禁品入境。

美国海关与边境巡逻队使用西科斯基公司的UH-60“黑鹰”直升机（原用于美国军方）执行边境监视和禁运任务。美国边境安全和违禁品控制如今是美国的热点话题，同时也是极具争议性的政治话题。然而面对保护边境安全、打击和查禁非法药物和违禁品，以及遏制全球人员涌流美国等各项任务，其关键是科技而非政治。美国当局必须保护其北部和南部狭长且基本孤立的陆地边境、数千英里的海岸线，以及幅员辽阔的国家领空。那些仅仅依靠人眼监控，试图用或许已经滞后的文件信息识别屡犯者和在案歹徒的时代已然结束（虽然仍是很重要的一部分工作）。如今的国家边境和海岸线由卫星、装载传感器的无人机、航空器、载人飞机、舰船和地面车辆实施持续监视。查禁需求日益增长，目前种类繁多的传感器和平台正在使用或即将投入使用。许多当地政府、州和联邦机构用户通过实时网络、先进的通信系统和人工智能（AI）系统，对分享各个层面的情报需求日益增长。根据各个机构负责任务的不同对所采用的技术进行改进。地处伦敦的美国海岸警卫队研究中心是一所规模最小的武装部队实验室之一，它将有限的预算集中在改造现有传感器技术、非致命性技术、无人和自主系统，以及作战研究的建模和仿真。“作为互联网社区的一部分，我们不仅仅关注于查禁和打击违禁品的行动阵营，还要将整个过程联网。” 美国海岸警卫队研究中心的执行总监Bert Macesker介绍，“我们正在调研的反走私技术遵循多条指导原则。网络作战、边境安全以及维护商业安全秩序是引导技术开发走向的三大要点，我们将关注高级终端技术并将其引入海岸警卫队。”边境巡逻队使用各种可穿戴式和手持式计算机和传感器执行边境保卫任务。激光技术激光技术是海岸警卫队执行边境保护任务的重点技术，“我们目前正在研究“海岸警卫队-招呼声学激光器和光学战术系统”（Coast Guard-Hailing Acoustic Laser-Light Tactical，CG-HALLTS），” Macesker说，“CG-HALLTS原装在三脚架上，但是可以安装在小型拦截舰艇的控制台顶部，它包括一个远程声学元件，有强聚焦声学性能，这样可以远距离与人交谈并发布命令指挥舰船。还有一个激光系统用于引导注意力，类似人眼安全激光眩目器，可以用在港口环境，但获许使用还存在困难。可以单独或同时使用这些设备，从一个小船，或从一个快速响应武装舰艇的舰桥进行遥控。”美国边境安全技术的基本配置包含光电装置，如用于探测边境非法侵入的可见光相机和红外传感器。    HALLTS起初是为海军设计，根据海岸警卫队的特别任务要求对其进行重大调整，比如远程声学直接对讲机，可以从两英里以外发出告警音。再例如最大光束功率达1200万瓦的Maxa光束探照灯，以及人眼安全的二级Glare Helios眩目激光器。    海岸警卫队的防护区域广阔，负责保护10万英里海岸线和内河航道分布的美国各机构的边境安全。它还负责保护总面积4500万平方英里的专属经济区（Exclusive Economic Zone, EEZ），该区从北极圈以北到赤道以南，从波多黎各到关岛，涵盖9个时区，是世界最大的专属经济区。此外，海岸警卫队有14个支队，分别负责保护遥远的太平洋上1200万平方英里的区域，其中包括区域内四个独立的太平洋岛屿国家的海岸线。    作为最小型的在编部队（其人员规模小于纽约城市警察队），海岸警卫队的技术发展对于应对贩毒集团、恐怖组织和其他有组织的犯罪分子（其经济和技术实力有时会更强）至关重要。    海岸警卫队不是美国边境的唯一守护者，这项任务由海关和边境保护局（CBP）、移民和海关执法机关（ICE）、边境巡逻海空行动组（AMO）共同承担，以上所有，包括海岸警卫队，都隶属于国土安全部（DHS）。边境监视专家使用最先进的商业成品计算机和通信设备执行边境巡逻和搜救工作。国家领土安全项目

以下仅为国土安全部技术项目的部分清单，充分反映出国土安全部身为美国最大的内阁部门，在技术发展优势方面的拓展性和前瞻性：

·  空间技术·  全范围边境态势感知·  北极通信与技术、·  生物识别技术引擎·  加拿大-美国弹性增强实验（CAUSE）·  对抗暴力极端主义-行为指示器和电子对抗项目·  数据分析引擎·  人眼识别·  未来属性筛选技术（FAST）·  陆基技术·  身份与访问管理引擎·  因特网协议微光摄像机·  搜身精度培训工具(PATT)·  极地童子军·  空间传感器·  入境港技术·  港口及航道回撤·  入境人员筛查·  港口及离岸侦察·  出入境取证和调查·  后跟踪系统（PTS）·  小型隐秘飞机，或用于边境搜寻毒品走私飞机的直升机。·  隧道探测和侦察·  用于边境巡逻跟踪的视频基训练·  虚拟射击器对于海岸警卫队而言，他们的船只、飞机和人员都是轻装上阵，目标是叫停嫌疑犯或平台，在一定距离内会使用CG-HALLTS等技术。“我们的小船操作员没有多余时间来升级配置，我们力图避免使用致命性装置，所以研发了各种应对系统，例如可以从直升机或巡逻艇发射的特种炮弹，还使用从喷枪喷出的胡椒弹，但是坏人们总能想出对策，所以必须深入研究。”美国海关和边境保护局使用贝尔公司UH-1直升机，与其他直升机一同执行美国边境安全监视任务。非致命性技术“我们一直在研究非致命性射频技术，美国国防部为此投入大量资金，但对于海岸警卫队目前并不适用，尚在观察该技术在海军的发展。正在寻找改善通信和加强拦截非法船只的能力，有些关键技术在某些区域已经初现端倪，包括能够学习应用网络的机器。挑战性在于如何将这些技术迅速投入野外使用。边境巡逻海空行动组与海岸警卫队任务相似，但他们面对的是空中而不是海水。他们的240架飞机联队近600名飞行员平均每天飞行200个航时，执行空对空、空对水和空对地边境拦截任务，在海洋、湖泊和河流上巡逻，以提防非法入境的外国人、恐怖武器和非法毒品。美国边境巡逻海空行动组最新发布的《2025展望》是阐述在国土安全中组织角色作用的第一份官方文件，构建了利用先进航空和海事技术应对21世纪边境安全挑战的方法，其中之一是利用海关和边境保护空中和海洋侦察系统（Customs and Border Protection Air and Marine Operations Surveillance System，CBP AMOSS）为美国边境和西半球港口提供实时空中和海上侦察。边境安全执法部门使用的RQ-7B“幻影”小型战术无人机美国国土安全部的海关和边境保护部利用军方技术资源，如MQ-9“收割者”无人机

另一个是沿海拦截汽艇SAFE Boat（一种长41英尺，重10吨的小船，配备有4个350马力的水星舷外发动机，在350海里的海域巡航速度达58海里/小时），该汽艇的3人机组将使用新舰艇的雷达和光电红外传感器，与边境巡逻海空行动组的飞机和其他联邦机构、州和当地执法机构协作。

边境巡逻海空行动组还发布了一项针对新的“河流水面巡逻平台”（RSPP）的信息请求（RFI），旨在扩展边境巡逻队在山谷作战的能力。目前在浅水工作的汽船可以延至深水，从软河床到岩石基底；借助RSPP，延伸到河流中杂草、泥浆区域工作。它配有5位边防巡逻人员、其他执法人员、货物、设备、被居留者或其他个人的座位，并能拖曳执法或被拘留的船只。生物特征识别 ; j- M" g; x2 E. A6 b

迅速发展的生物特征识别技术已经在边境安全和移民控制任务中得到新的应用。例如：不同案件中的两名诈骗犯今年夏天在北弗吉尼亚州华盛顿杜勒斯国际机场落网，起因是面部识别软件提示联邦特工这两人使用了假护照非法入境。该软件在其他14个机场使用，用于将旅行者现场照片与护照和签证照片数据库进行比对并标识不符之处。

联邦官员最近宣布了拓展其生物基出入系统的方案，将入港口停靠的船只囊括其中。海关和边境保护局正在测试和评估一些技术和操作上的变化，以提高新系统中生物特征采集的准确性和速度。官员称，提升可用的移民和边境管理人事的信息资源将减少港口的出入境等待时间。根据一份海关和边境保护局的文件，“这些生物特征可能包括数字化指纹扫描、面部图像、虹膜图像和其他生物特征。” 生物特征可以从美国出入境人员资料中搜集，海关和边境保护局将存储和使用从8 CFR 215.8和8 CFR 235.1获取的外国人的生物特征数据，核实身份，确定可以入境美国的人员资格，确认从美国出境的人员，跟踪滞留签证或在美国非法逗留的外国人，预防签证欺诈，查明有前科或可疑的犯罪分子或恐怖分子。联邦官员已经在拘留中心设置了许多这样的筛选终端，以收集来自数千移民（主要是墨西哥被捕的中美洲人）的生物特征数据——指纹、虹膜扫描、疤痕和纹身特征识别。同时，美国陆军研究实验室的科学家已经开发出使用机器学习和人工智能的方法比对人脸热图像和现有视觉图像，这样可以在微光环境下或夜间进行面部识别。小型舰艇的威胁 % v2 s q+ i3 G2 J, ^+ P& k6 d% y

边境巡逻海空行动组和海岸警卫队研发和应用了新型技术，用于应对小型舰艇威胁，包括商业渔船、游艇、拖船、未经检查的客轮，或任何涉事的外国和美国小型商用船只。

根据国土安全部规定，小型舰艇安全威胁可分为以下四类：·  武器走私·  船体炸弹·  恐怖分子人肉炸弹·  导弹发射装置边境巡逻海空行动组、海关和边境保护局以及海岸警卫队也在扩大使用无人机来协助载人直升机和固定翼飞机。无人机较载人平台有几个优势：大多数无需从机场操作；有些续航时间更久；成本较低，更不易被走私者发现和躲避。无人机也可以比船舶和地面车辆更快到达偏远地区，并提供持久的战术机载情报、监视和侦察（ISR）能力，用以提高巡逻艇、国家安全执法人员和现场人员的效率。海关和边境保护局的无人机目前提供沿整个西南边境的空中ISR，有效加强了18500位边境巡逻队人员的地面工作效能，比2001年时的工作地区增加1倍还多。对于北部地区，无人机在加拿大华盛顿与明尼苏达州之间的950英里范围的边境巡逻，以及穿过纽约和湖心岛的200英里海岸线。911事件以来，北部边境的巡逻人员增加了5倍，达到2200人，另外还有3700个海关和边境保护官员管理人员流动和物流。这些人员的安全实效性被各种新兴进步的技术进一步强化。“我们针对小型无人机集装包做了许多工作，可能在未来就是致胜法宝。传感器越来越小。在科德角有一个测试设备，用于观察 “美洲狮”的定向微型合成孔径雷达。海岸警卫队在国土安全巡逻舰上配备有中型弹射式无人机，续航性极强。但小型无人机更具备发展前景，”Macesker说。“对于水面无人飞机同样适用，潜力无限，我们最近使用了一艘海军用于反雷探测的无人硬壳充气舶，并针对几个贩毒案件进行了评估，所有新兴技术装备终将实现，但其中很多需要克服政府内部政策法规的局限性。”在确保边境安全，防止一切形式的走私，确保那些进入美国的人合法入境，并充分审查入境人员身份、犯罪历史和与恐怖集团的联系等方面，美国是地球上最脆弱的国家之一。国土安全部科技局（(S&T）与业界、五角大楼实验室和个别机构和研究中心密切合作，开发或改造技术和知识产品，用于探测、拦截和指控边境沿线和入境港口的非法行为。 在美国、加拿大和墨西哥之间的漫长的边境线上执行自动边境巡视的各种光电设备。美国边境部门使用先进的机载传感器平台，如P-3“猎户座”飞机，用于保护边境和军事区安全。该机是美国海军反潜战的遗留飞机。边境安全倡议

边境安全和移民控制的范围和多样性在美国国土安全部科技局正在进行或已经部署的一些项目中可见一斑。

·  用于边境研究的设备建设项目：要求凭借陆地、水面、空中、地下以及水，用相机、传感器和其他技术筑起一道“智能墙”来强化边境安全和机构安全。·  全方位态势感知项目：协助海关和边境保护局获取数据源，提升决策支持工具，并与合作执法机构共享信息，以提高态势感知能力。·  综合海域企业项目：是一个连接不同数据系统的平台，可使国土安全部下属各部门更容易共享信息并进行协作。·  自适应传感器分析项目（ASAP）：提供处理卫星图像的自动数据分析，识别犯罪活动模式，并向国土安全部官员告警。·  地基技术项目：通过更强大的态势感知能力、自动探测和报警、目标分类以及其他机构安全保障工具来提高在边境发现非法活动的能力。·  空基技术项目：识别、测试和评估用于执法、搜救和陆地和海洋环境救灾的无人机、载人飞机以及传感器。·  跟踪专家培训项目：帮助边境巡逻人员提高跟踪国家边境沿线崎岖地形的能力。·  入口港技术项目：此项目为多年性项目，旨在提升探测非法物品的效率和保障合法物品的吞吐量。通过升级传统扫描系统，将其与新的分析和信息共享工具相联，充分利用人力资源和最新技术提高货物扫描系统的探测性能，并延长系统使用寿命。·  入境人员筛选项目：识别、评估和实施过程和技术改进的组合，以加快人员在国家航空、陆地和海上入境口岸的通行。·  尸检：一个开源的数字取证平台，它协助执法部门确定电子设备在犯罪活动中的使用情况并取证。·  儿童剥削图像分析项目（CHEXIA）：通过自动人脸识别算法和取证工具，缩短识别和拯救儿童免受剥削以及识别犯罪人所需的时间。·  隧道探测和监视项目：帮助边防人员探测和定位秘密隧道，并收集取证以支持调查和指控毒品走私活动。·  入境口岸取证和调查项目：通过开源数据和采集可疑包裹和货物材料的取证分析，协助打击跨国犯罪，调查剥削儿童和贩卖人口等犯罪活动。·  公共观察站：开发具有公共图形用户界面的公共扫描工作站，带有固定的和移动的非侵入式检查系统；研发无线通信基础设施，以支持数据共享、工作负载共享以及快速信息交换；研发针对违禁品的威胁检测算法；·  提高非侵入式检查（ NII）探测器和/或源的性能：提升非侵入式检查系统的性能。通过先进的数据分析和系统架构、自动威胁识别、先进成像系统和标准化的NII度量系统来拦截违禁品而不影响正常商业活动，加强海关和边境保护局的业务能力。·  集成固定塔（IFT）系统：沿亚利桑那州/墨西哥边境线提供远程、持续监视的边境巡逻，自动使用雷达借助昼夜相机识别和分类所关注的物品，并在指挥控制中心使用一个整合了数据、视频和地理空间位置的COP对所关注的物品进行跟踪。·  遥控视频监控系统（RVSS）：边境巡逻队用于在西南部和北部边境特定地区巡逻的一项固定技术，从塔楼或其他建筑物提供短、中、长距离持续监视。RVSS使用相机、无线电和微波发射器将视频发送到控制室操作员，以远程监测、识别和跟踪目标。·  无人值守地面传感器（UGS）：包括提供短程持续监视的地震、被动红外、声学、触点闭合和磁传感器，以支持探测并在有限的程度上跟踪和识别对象。·  移动监视能力（MSC）系统：边境巡逻车载雷达和相机传感器，用于远程移动监视、自动探测和跟踪所关注物品，同时向机构/工作人员提供被观察对象的数据和视频。·  移动车辆监视系统（MVSS）：安装在边防巡逻车伸缩桅杆上的短程和中程移动监视摄像机，用于探测、跟踪、识别和分类所关注目标，并协助应对任何入侵。边境巡逻队必须应对穿过美国边境线的隧道，因此地下传感器和通信设备必不可少。海关和边境巡逻P-3侦察机可以同时探测和跟踪几个不同目标，协助飞机和舰艇拦截非法边境入侵。·  便携式监视（APSS）系统：一个安装在三脚架上的中程移动监视系统，供由2到3个边境巡逻人员组成的小组使用，用于自动探测、跟踪和记录所关注的目标。·  海关和边境保护局的战术浮空器和可重新定位塔楼项目：由浮空器、塔楼、相机，和雷达组成，为工作人员提供增强型广域态势感知。自2012年首次部署以来，它们已经侦测到超过18万外国人和走私者的非法入境，约180吨麻醉品和相关违禁品因此被扣押。·  边境巡逻海空行动组的系留航空器雷达系统（TARS）：监控从8个地点到美国的低空靠近边境和入境。这些地点包括西南边境沿线6个、佛罗里达群岛1个和波多黎各1个。可升降TARS传感器提供了超视距的覆盖范围。2014至2016年间，TARS侦测到86%的从墨西哥飞往西南边境的疑似走私航班。加州圣伊西德罗的入境关卡使用汽车扫描传感器探测车内非法药物、爆炸物及其他禁运品。水下成像“我们评估了一种水下成像系统。该系统利用高清晰度、高分辨率的水下声学能力跟踪试图入港的船只寄生附着物。”Macesker说道，“目前正在研究用于北部边境和大湖区反走私的无人系统，包括可以携带小型红外传感器的系留气球。传感器负载越小越易于使用。尤其是随着价格下降，这样的系统会越来越多。”“同时，试图利用新一代的小型皮米卫星。十月份，SpaceX公司将发射几个具有可编程无线电设备的立方体卫星至极地轨道，我们将评估它们监测遇险信标的能力，因此会有一个搜救点。在费尔班克斯市建立了一个地面控制站，并将在海岸警卫队学院建造另一个穹顶跟踪雷达。这将是我们第一次尝试用自己的立方体卫星真正进入太空环境，从而大幅降低成本。我们还有一些用于搜救和后续研发的设备，但这是我们首次关注真正的低成本微卫星，它也可以用作通信中继或其他应用，如边境保护。”海关和边境保护部门使用X射线扫描仪筛查通过美国边境线的人员和禁运品车辆。

（西安应用光学研究所 徐航 王星）

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