長達(dá)5萬頁的軍隊(duì)官方事故調(diào)查報(bào)告及記錄指出，無人機(jī)出事的狀況千奇百怪，除了墜毀在民宅、跑道或高速公路外，有些在飛行途中憑空消失。2001年1月，一名地面駕駛員在阿富汗堪達(dá)哈操控一架無人機(jī)時(shí)，因人為疏失導(dǎo)致飛機(jī)上下顛倒而墜毀;還有一架無人機(jī)在空中撞上一架C-130運(yùn)輸機(jī)的機(jī)翼。美國軍方將無人機(jī)重大事故分成A和B兩類，一架無人機(jī)損失逾200萬美元的屬A類，損失在50萬美元至200萬美元的屬B類。

軍用無人機(jī)至今仍未能克服4個(gè)基本安全障礙——

偵測能力有限 ?盡管無人機(jī)裝有攝像機(jī)和高科技感應(yīng)器，畢竟比不上有人駕駛用眼睛與耳朵感知并作出判斷。

地面駕駛員的疏失 ?操控?zé)o人機(jī)遠(yuǎn)比玩電玩復(fù)雜，雖然操縱員不斷受訓(xùn)，但人為疏失還是會(huì)發(fā)生。

設(shè)備故障 ?有些無人機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)就省略備用安全設(shè)備，以減輕質(zhì)量及成本，但又缺乏充分測試，因此上陣后不斷出現(xiàn)狀況，尤其是電子設(shè)備故障較多。

通信不穩(wěn)定 ?無人機(jī)通常通過通信衛(wèi)星與地面聯(lián)系，但通信品質(zhì)不佳，往往會(huì)斷線。

美國軍方現(xiàn)擁有約1萬架無人機(jī)，以MQ-1捕食者（Predator）和MQ-9收割者（Reaper）為主力，前者質(zhì)量輕，造價(jià)低，每架不到400萬美元，但有近半數(shù)曾發(fā)生重大事故;后者較重，造價(jià)也高，然而出事比率遠(yuǎn)低于前者。

未來，美國軍方在本土也將大量使用無人機(jī)，估計(jì)到2017年時(shí)，美國軍方將在39個(gè)州至少110個(gè)基地起降無人機(jī)。

不可否認(rèn)的是，無人機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是“只有無人機(jī)戰(zhàn)損，人員則安全”，省去了飛機(jī)被擊落后派遣搜救隊(duì)或外交談判以及援救飛行員的金錢和政治成本。

在美軍過去十年的反叛亂與反恐作戰(zhàn)行動(dòng)中，遙控飛機(jī)（remotely ?piloted ?aircraft，RPA）扮演了極重要的支援角色，尤其MQ-1捕食者與MQ-9收割者。隨著這些行動(dòng)漸近尾聲，美空軍已著手評估遙控飛機(jī)之新式運(yùn)用構(gòu)想，以滿足未來作戰(zhàn)需求。美國蘭德公司應(yīng)美空軍請求，以MQ-9收割者為基準(zhǔn)，通過特地場景與模式模擬以及在許可環(huán)境下執(zhí)行獵殺任務(wù)的設(shè)定，評估三類遙控飛機(jī)設(shè)計(jì)遂行獵殺任務(wù)的作戰(zhàn)效能。整個(gè)分析架構(gòu)采用了蘭德公司的系統(tǒng)與作戰(zhàn)構(gòu)想之作戰(zhàn)效能模式，搭配美空軍的“代理為本”式系統(tǒng)效能分析模擬的一系列感測器、環(huán)境以及載荷模塊，針對114種變量組合，逐一分析，以評估其執(zhí)行獵殺任務(wù)的效能。

本研究主要針對美國空軍的第三、四、五類遙控飛機(jī)。依據(jù)美國國防部的定義，第三類遙控飛機(jī)質(zhì)量為25.4～598kg，空速低于463km/h，且作業(yè)高度低于5486m;第四類遙控飛機(jī)的質(zhì)量高于598kg、空速不限，作業(yè)高度限制則與第三類相同;第五類遙控飛機(jī)的質(zhì)量與空速條件同第四類，惟作業(yè)高度高于5486m。本研究參照當(dāng)前飛機(jī)的尺寸、質(zhì)量與推力，考量其作戰(zhàn)效益與感測器套件，評估獵殺任務(wù)構(gòu)想。

就獵殺任務(wù)的想定而言，本研究不探討第一類（微型與迷你飛機(jī)），以及第二類（小型飛機(jī)）的遙控飛機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)想。盡管這類飛機(jī)可執(zhí)行許多其他任務(wù)，但因其載荷量極小且飛行高度低，故須依賴截然不同的感測器套件，方能滿足獵殺任務(wù)需求。

本研究的模式模擬，系美國空軍指揮部提供的一套標(biāo)準(zhǔn)分析工具之一;蘭德公司針對本研究則搭配了獨(dú)特的作戰(zhàn)效能模式模塊，包括數(shù)百種感測器、武器以及載荷平臺(tái)，可有效增添資訊豐富度，有助于探索各載荷執(zhí)行任務(wù)的模擬作業(yè)。簡而言之，前者提供了整體架構(gòu)，后者則負(fù)責(zé)所有的系統(tǒng)與相關(guān)互動(dòng)作業(yè)。

研究中，感測器模擬三大功能，包括運(yùn)動(dòng)影像（尤其是全動(dòng)作視訊）、地面移動(dòng)目標(biāo)指示器以及合成孔徑雷達(dá)。本研究假定遙控飛機(jī)具備了充分的通信、處理能力，而不考慮諸如無線電干擾或全球定位系統(tǒng)信號(hào)中斷等情況。

本研究比照當(dāng)前類似任務(wù)的做法來強(qiáng)化全動(dòng)作視訊，并采用修正的通用影像品質(zhì)方程式版本，判斷影像畫質(zhì)。

通用影像品質(zhì)方程式是基于國家影像判讀標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)測影像品質(zhì)的一種回歸預(yù)測值。美國分析影像的有關(guān)部門，業(yè)已就偵測某影像中多樣目標(biāo)時(shí)所需的國家影像判讀標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測值，建立多項(xiàng)對照表，以這些對照表搭配通用影像品質(zhì)方程式，即可判斷該影像的品質(zhì)能否確實(shí)辨識(shí)目標(biāo)。

在設(shè)計(jì)傳感器對目標(biāo)的捕捉時(shí)，諸如地形、天氣等環(huán)境因素，都是關(guān)鍵考量因素，本研究的模擬環(huán)境中包括了不同的環(huán)境因素，諸如云、霧的遮蔽作用。

影像感測器與目標(biāo)之間視線的最重要因素，就是兩者的相對高度與周圍的地景。有關(guān)視線的假定只有“無礙”和“阻礙”兩種情況（無部分阻礙情況），以簡化模式模擬作業(yè)，并省略其他地形因素，如不尋常的巖石與樹木等。在這樣的情況下，模擬不同范圍與視角時(shí)可見光與紅外線輻射的大致穿透率，以及霧或霾對于影像品質(zhì)的影響。

獵殺任務(wù)并非一個(gè)特定任務(wù)，而是一種任務(wù)類別，旨在運(yùn)用飛機(jī)尋找目標(biāo)，最終擊殺地面上某特定目標(biāo)：可以一架或更多的飛機(jī)從事搜尋，搜尋范圍可大可小，目標(biāo)可能靜止或移動(dòng)，甚或從事更復(fù)雜的活動(dòng);交戰(zhàn)規(guī)則可能開放或封閉，環(huán)境條件亦可能差異甚大。

鑒于這類獵殺任務(wù)的范疇甚大，故本研究選擇以一個(gè)特定地區(qū)，變化飛機(jī)數(shù)量與型式、交戰(zhàn)規(guī)則，以及環(huán)境條件的方式，針對一特定目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。此舉得以讓研究人員探討遙控飛機(jī)的基本設(shè)計(jì)考量。

上述之模式想定，代表了當(dāng)前許多實(shí)際執(zhí)行的獵殺任務(wù)。

模擬想定，一開始就獲知目標(biāo)存在，但其動(dòng)向不明;只允許在15分鐘內(nèi)，于17km2的區(qū)域范圍內(nèi)搜尋潛藏的敵蹤。僅知該目標(biāo)的最終目的地位于上述區(qū)域外，故須在其脫離指定范圍前快速搜尋到目標(biāo)。

指定區(qū)域雖不大、搜尋工作亦非難事，但環(huán)境因素提升了復(fù)雜程度。囿于提示區(qū)域?qū)俪擎?zhèn)環(huán)境，迫使遙控飛機(jī)操作員必須考量許多變數(shù)（包括云、霧等影響）。

想定設(shè)計(jì)的交戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)構(gòu)想十分嚴(yán)謹(jǐn)，要求必須以全動(dòng)作視訊確切辨識(shí)目標(biāo)，推估的國家影像判讀標(biāo)準(zhǔn)值在7.0或8.0的畫質(zhì)水準(zhǔn)，這也排除了遙控飛機(jī)于高空飛行的可能性。

每架遙控飛機(jī)具備充分的通信能力，以及處理、運(yùn)用和傳播的資源，以順?biāo)炱淙蝿?wù)。假定雖允許敵人擁有若干程度的敵情意識(shí)，但無法從實(shí)際上采取偽裝、隱藏或任何遁逃舉措，僅允許無預(yù)期的暫停動(dòng)作，這同時(shí)造成地面移動(dòng)目標(biāo)指示器追蹤困難。

本研究采用阿富汗的一城鎮(zhèn)區(qū)域，模擬近似的地景、城鎮(zhèn)規(guī)模、天氣形態(tài)以及道路結(jié)構(gòu)。該區(qū)建筑并不是特別稠密，但部分道路的寬度較窄，造成部分區(qū)域存在視角限制。

一旦遙控飛機(jī)飛抵目標(biāo)區(qū)，迅即利用全動(dòng)作視訊感測器展開搜尋。典型的情況，是由全動(dòng)作視訊傳感器以廣角模式偵測目標(biāo)位置，偶爾則以聚焦顯示模式試圖辨識(shí)目標(biāo)。當(dāng)遙控飛機(jī)定位目標(biāo)后，將持續(xù)追蹤該目標(biāo)至城鎮(zhèn)外一適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，請示交戰(zhàn)許可后執(zhí)行擊殺。只要情況許可，機(jī)上的地面移動(dòng)目標(biāo)指示器即追蹤目標(biāo)，但若天氣因素造成全動(dòng)作視訊無效時(shí)，則可采用合成孔徑雷達(dá)替代。

對遙控飛機(jī)而言，選擇恰當(dāng)?shù)娘w行航線，是關(guān)系獵殺任務(wù)能否成功的的關(guān)鍵。針對每一型遙控飛機(jī)、感測器套件以及天氣狀況，研究人員都個(gè)別調(diào)整其飛行航線，以獲得最佳戰(zhàn)果。

理想狀況下，遙控飛機(jī)會(huì)盡其所能地飛高，以盡量涵蓋更大的地面面積，從而執(zhí)行目標(biāo)偵測與辨識(shí)的工作。

在模擬過程中，若順利發(fā)現(xiàn)、辨識(shí)并追蹤目標(biāo)至預(yù)定擊殺區(qū)，且保持目標(biāo)鎖定的時(shí)間夠長，即判定跟蹤目標(biāo)任務(wù)成功。然而緊接著的問題就是，如何完成該次獵殺任務(wù)？有兩種情況，一是由執(zhí)行跟蹤目標(biāo)任務(wù)的遙控飛機(jī)直接打擊，二是呼叫其他飛機(jī)執(zhí)行擊殺任務(wù)。以下則分別探討兩種不同的作戰(zhàn)構(gòu)想。

遙控飛機(jī)直接攻擊 ?最直截了當(dāng)?shù)墨C殺方式，就是由獵獲目標(biāo)的遙控飛機(jī)逕行攻擊。諸如MQ-9收割者等大型遙控飛機(jī)就是如此，而對較小型遙控飛機(jī)而言，此舉并不可行。執(zhí)行這種作戰(zhàn)構(gòu)想的時(shí)間很短，一旦驗(yàn)證目標(biāo)無誤（15秒），遙控飛機(jī)即運(yùn)動(dòng)就位（5秒），啟動(dòng)武器并開火（30秒），從追蹤到攻擊所需時(shí)間不超過50秒。

呼叫火力支援 ?如果遙控飛機(jī)并未攜載任務(wù)所需的武器或遙控飛機(jī)機(jī)身較小，無法攜載武器。在此情況下，就要呼喚火力施行攻擊，但這無疑會(huì)比直接攻擊所需時(shí)間更長。

盡管本研究假定被打擊的目標(biāo)為高價(jià)值、戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝的目標(biāo)，支援攻擊機(jī)亦隨時(shí)待命，且聯(lián)合空戰(zhàn)中心指揮官可第一時(shí)間下令執(zhí)行，但仍需要高達(dá)5分鐘的時(shí)間處理任務(wù)選派作業(yè)，另外，還要再加上飛機(jī)飛抵新位置的時(shí)間。

如前述，本研究評估第三、四、五類遙控飛機(jī)，逐一驗(yàn)證各型機(jī)在六種不同天氣環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的能力，并在兩種國家影像判讀標(biāo)準(zhǔn)值要求（7.0或8.0）下，進(jìn)行了單機(jī)、2架或3架不同出勤方式的144種變量組合。針對每一組合，研究人員通常執(zhí)行300～500次測試，從而取得最終結(jié)果。

故本研究對日、夜間任務(wù)均加以評估。最易達(dá)成的想定，就是白天、天氣晴朗，且國家影像判讀標(biāo)準(zhǔn)值要求較低（7.0）的情況;相同環(huán)境下，若提升國家影像判讀量標(biāo)準(zhǔn)的要求（8.0），各型機(jī)單機(jī)作業(yè)的效能即明顯下降，惟若改以多機(jī)作業(yè)，大都能彌補(bǔ)效能的差異。

夜間情況下，第三或第四類遙控飛機(jī)因攜載的紅外感測器性能較差，即使采用多機(jī)作業(yè)亦存在較大困難。這類飛機(jī)必須飛得更低，以滿足所需影像畫質(zhì)的要求，同時(shí)其搜尋工作也耗時(shí)較久，導(dǎo)致錯(cuò)失目標(biāo)的幾率增大。

這一問題也影響追蹤的成效。飛行高度愈低，視界范圍愈小，更容易跟丟突然轉(zhuǎn)向的目標(biāo)。

云和霧對于遙控飛機(jī)的影響也不大相同。第五類遙控飛機(jī)因配備Lynx地面移動(dòng)目標(biāo)指示器/合成孔徑雷達(dá)套件（加上全動(dòng)作視訊能力），能穿透云層并持續(xù)追蹤目標(biāo)，故能在云層上飛行。反觀第三、四類遙控飛機(jī)，則因未加裝孔徑雷達(dá)，被迫必須在云層下飛行，否則將徒勞無功。

令研究人員感到意外的是，MQ-9收割者乃所有測試的機(jī)型中最佳的單機(jī)追蹤平臺(tái)，在單機(jī)辨識(shí)目標(biāo)方面，其表現(xiàn)十分杰出。而其他較小型遙控飛機(jī)多機(jī)作業(yè)可彌補(bǔ)其單機(jī)能力之不足。

值得注意的是，第五類遙控飛機(jī)在日、夜間的追蹤能力表現(xiàn)都最差，原因在于此類飛機(jī)為噴射推進(jìn)式無人機(jī)，飛行時(shí)最小速率仍遠(yuǎn)高于其追蹤的地面目標(biāo)車速，導(dǎo)致追蹤困難。事實(shí)上，第五類平臺(tái)較常在云層后跟丟目標(biāo)。

分析模擬結(jié)果后，可歸納出以下四點(diǎn)發(fā)現(xiàn)。

事實(shí)上，就三大類遙控飛機(jī)而言，每一種設(shè)計(jì)都至少在一種想定下表現(xiàn)優(yōu)于其他設(shè)計(jì)。例如，多機(jī)作業(yè)時(shí)，在白天云層下低飛的第三類遙控飛機(jī)，其追蹤與辨識(shí)的成效較佳，而第四類遙控飛機(jī)在夜間云層下的表現(xiàn)略勝一籌;第五類遙控飛機(jī)則普遍擁有最佳的目標(biāo)辨識(shí)率。

盡管較小型遙控飛機(jī)（第三與第四類）的感測器性能較差，但在許多環(huán)境下以多機(jī)作業(yè)時(shí)，其表現(xiàn)不錯(cuò)，甚或凌駕于單一大型遙控飛機(jī)——尤其是存在云蔽時(shí)。得力于多重跟蹤的優(yōu)勢，多機(jī)作業(yè)也較不易在城鎮(zhèn)環(huán)境下跟丟目標(biāo)。

MQ-9收割者是應(yīng)伊拉克與阿富汗的特殊任務(wù)需求而研發(fā)。在大多數(shù)環(huán)境情況下，MQ-9收割者均未暴露出任何致命的缺陷。就單機(jī)作業(yè)而言，無論是成功辨識(shí)目標(biāo)，抑或持續(xù)追蹤目標(biāo)，MQ-9收割者都是所有遙控飛機(jī)中得分最高者（多機(jī)出勤時(shí)得分更高）。MQ-9收割者能緩慢飛行，回轉(zhuǎn)半徑極小，故追蹤地面目標(biāo)能力佳;攜載的MTs-B與Lynx感測器組合，亦能在夜間、霧氣以及云蔽環(huán)境下作業(yè)。

提升MQ-9收割者感測器的能力，不失為一種符合成本效益的做法

盡管本研究并未執(zhí)行成本效益分析，但仍建議升級(jí)現(xiàn)行MQ-9收割者平臺(tái)功能。一個(gè)有效增進(jìn)作戰(zhàn)效能的方式，就是增加其感測器套件的可變放大倍率。MQ-9現(xiàn)搭載的感測器僅具備固定放大倍率，無論是光電或紅外線攝影機(jī)，均無持續(xù)放大倍率的功能，故通常無法取得高度與飛行姿態(tài)的“最佳位置”優(yōu)勢。

另一個(gè)最佳做法就是提升視訊畫質(zhì)，這樣意味著MQ-9更不易跟丟突然轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，在更高的有利位置有著更清晰的圖像，同時(shí)提升其存活率。同理，升級(jí)廣角移動(dòng)影像感測器，提升資源處理、運(yùn)用和傳輸速率，也是非常有效的改善選項(xiàng)。

本研究并未探討不同類別遙控飛機(jī)搭配合作的方式，特別是讓較小型遙控飛機(jī)在云層下，大型飛機(jī)云層上飛行的任務(wù)形態(tài)。

研究中，僅設(shè)定一種特定型式的云蔽和霧，并且研究套用的是一種敵人未作反應(yīng)的作戰(zhàn)構(gòu)想，除了偶爾會(huì)停止不動(dòng)，企圖困惑搜尋作業(yè)外，目標(biāo)不會(huì)偽裝、隱蔽。若模擬的敵人更具智慧或警戒心更強(qiáng)，能作出不同的反應(yīng)，則模擬結(jié)果將更具說服力。