2012年，时任美国总统的奥巴马签署了《美国联邦航空局现代化和改革法案》（FMRA）法案，推动无人机系统（UAS）融入美国领空。随着无人机技术在商业和娱乐领域的使用日益增长，美国执法机构对这项技术的应用也在增加。无人机已被多数执法机构广泛采用，用于从收集情报和证据到提供远程通信和操作支持等多种目的。目前，美国并没有特定的立法框架来规范其联邦执法机构使用无人机。美国联邦法律也不直接指导或禁止执法机构使用无人机技术来协助调查。美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，简称FAA）是监管和制定本国无人机飞行标准和审批的主要机构。FAA在审批政府和商业无人机运营的过程中，区分了无人机的视觉视线内（VLOS）和视线外（BLOS）两项操作标准。目前，FAA要求限制商业无人机使用VLOS，并要求无人机由专职飞行员控制，但无人机驾驶技术正向自主性和自动化发展。![]()
无人机系统（Unmanned Aircraft Systems，简称UAS）是指在没有直接人为干预的情况下操作的飞行器系统。这包括了飞行器本身以及地面控制单元。无人机通常被视为整个系统的一个部分，而不是系统的同义词，因为它仅指飞行器，而不是整个系统。无人机按大小和重量分类，美国联邦航空局监管重量小于55磅的无人机。微型无人机重量限制在4.4磅以下，大型无人机重量超过455磅。小型无人机在低空飞行，续航时间短，通常电池供电。无人机的操作高度和续航能力受其大小和重量影响。小型无人机通常在1000英尺以下飞行，续航约30分钟，多为电池供电，设计包括多旋翼和固定翼。大型无人机可能使用汽油，飞行高度更高，最初为军事用途设计，能长时间飞行并覆盖广阔区域（见图1）。![]()
图1 无人机的工作高度、耐力和重量
无人驾驶飞机的历史可以追溯到大约一个世纪之前，到第一次世界大战后期，当时固定翼无人机原型被开发出来。这项研究对第二次世界大战和冷战时期的导弹和目标无人机的发展具有重要意义。在2001年的911恐怖袭击后，人们对无人机系统的非军事用途的兴趣有所增加。2004年，美国海关和边境保护局（CBP）开始测试无人驾驶的边境监视任务，2005年，CBP开始在美国南部边境投入使用UAS。美国联邦调查局（FBI）在特定任务中使用无人机，但FAA授权的警察机构少。隐私和法律问题限制了无人机的广泛应用。美国正加强无人机立法，包括监管框架和隐私保护，对中国有借鉴作用。20世纪30年代，无线电控制飞机模型成为有组织的业余爱好，模仿空中比赛。模型航空学院作为美国最大的模型飞机组织，拥有18万会员和2400个俱乐部。现代业余无人机主要用于娱乐性航拍，加速计芯片和其他微型电子的技术进步如Wi-Fi、充电电池、高分辨率相机、GPS和加速计等，主要由智能手机和便携电子设备行业推动。
美国国内对无人机系统（UAS）的需求发展超出预期，最初预计是基于军事和情报任务的无人机转用于国内政府和商业活动。然而，技术发展迅速，特别是更小、成本更低的UAS，使得小型爱好和商用无人机数量激增。FAA因此面临将UAS纳入国家空域的法规挑战。UAS提供了低成本的空中监视和传感能力，有时能从独特角度提供成像和数据，这在传统载人飞机或地面系统难以实现。它们常用于执行“脏、闷或危险”的任务，如国土安全、森林火灾调查、管道检查、环境监测、科学数据收集和风暴监测等。尽管有预测无人机将用于货物运输，但目前载客无人机尚未出现。美国无人机市场预计持续增长，但受监管政策影响。2013年，美国联邦航空局（FAA）预计小型商业无人机将增至7500架。目前，该机构不再预测市场规模，但已授权3000多架小型无人机用于商业用途，预计商业应用将激增。美国交通部的沃尔普中心2013年的研究显示，UAS市场将经历技术创新、增长和饱和三个阶段（图2）。预计到2035年，公共机构将运营约5.8万架UAS，主要由州和地方公共安全机构推动，用于空中监视和侦察。![]()
图2 2015-2035年公共和商业部门采用UAS技术的预测
沃尔普中心研究预测，美国商业无人机市场将快速增长，到2029年数量可能达到45000架，超过政府机构。到2035年，商用无人机将占飞行无人机的大部分，主要用于监控和成像。农业，尤其是精准农业中的作物和农田成像，预计将推动UAS技术的商业投资。
美国联邦航空局区分了三个不同类别的无人机用户：
不同用户的无人机监管框架各异，反映了各自的操作特点和法规要求。这与美国联邦航空局对有人驾驶飞机的分类相似，后者分为公共、民用和休闲操作，需遵守空域规定，但不必进行飞机或运营商认证。
1. 公共/政府的无人机业务
美国联邦航空局授权公共无人机运营商逐个审批。获得此批准的机制是授权证书（COA）。寻求此授权的运营商必须提供有关UAS、期望位置、飞行高度、其他操作特征和运营商资格的广泛细节。美国联邦航空局要求运营商必须是有执照的飞行员。
2. 民用商业无人机
美国联邦航空局全面监管商业目的的无人机飞行。在相关法规出台前，商业无人机操作被视为临时措施，且目前所有批准的商业申请都要求无人机在操作员视线范围内低空飞行。联邦航空局提出的法规将继续这一要求，尚未考虑超视距操作。
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（1）对小型商业无人机的豁免权
FMRA第333条要求美国联邦航空局评估无人机在国家空域系统的安全运行性，以及是否需要适航认证。评估考虑无人机的尺寸、重量、速度等因素。美国联邦航空局建立了第333条豁免程序，允许商业无人机运营商申请免规。最初，美国联邦航空局需申请特定空域的COA，但2015年3月后，简化为持有人驾驶重量小于55磅的无人机，允许在全国范围内200英尺以下飞行，无需单独COA。豁免批准数量显著增加。此外，美国联邦航空局还颁发特殊适航证书，允许特定商业操作，如研发和市场调查。FMRA第332条要求美国联邦航空局在发布整合计划后18个月内出台民用小型无人机系统的最终规定。尽管未能按时发布，但美国联邦航空局在2015年提出了小型商业无人机运营规则，并预计2016年完成。
拟议规定允许重量小于55磅的无人机在操作者视线范围内飞行，飞行高度不超过500英尺，速度不超过100英里/小时。操作需在500英尺以下，且在管制空域需获得许可。小型无人机不需适航认证，但必须注册，操作者需通过航空知识测试并接受运输安全管理局（TSA）的评估。操作者每24个月需重新考试，且不能在身体或精神状况不佳时操作。![]()
商业无人机的监管不适用于仅用于业余爱好或娱乐的小型无人机。FMRA第336条规定，业余爱好或娱乐用途的模型飞机，按照社区组织的安全准则操作，不受联邦航空管理局规范。这些飞机通常重量小于55磅，但更大的模型飞机也可通过特定认证。模型飞机和小型无人机的法律区别主要基于用途，而非大小或性能。为符合规定，模型飞机操作不得干扰有人飞机，且不能在机场五英里内飞行，除非已通知机场。![]()
表1展示了美国联邦航空局对不同用途的UAS的规则差异。即使是同一无人机，其规则和限制也会因其用途是娱乐还是商业而异。例如，如果业余爱好者用装有相机的模型飞机拍摄视频后，将视频用于商业目的，如销售或营销推广，那么此次飞行就不再符合模型飞机的娱乐用途规定。![]()
表1 模型飞机、第333节豁免和建议法规的比较
迄今为止，美国无人机监管进展缓慢。部分原因是无人机运营的潜在风险存在不确定性，如无人机对载人飞机、地面人员和财产的安全影响尚未完全评估。无人机可能干扰飞行员，尤其在机场附近，影响飞行安全。2014年至2015年，飞行员报告了数百起无人机目击事件。无人机还干扰了野火扑救和体育赛事，导致一些活动取消，运营商面临法律风险。为了教育无人机运营商了解潜在风险并减少不安全操作，FAA与UAS和模型飞机组织合作，创建了“UAS”网站，传播负责任的无人机操作信息。2015年11月，FAA发布了“我飞行安全”清单，提供针对娱乐爱好无人机和模型飞机操作员的安全指南（图3）。
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图3 美国联邦航空局2015年“我飞行安全”无人机安全检查清单
除了这些更广泛的安全运动之外，FAA和其他机构还传播了有针对性的信息，以努力减少某些不安全的做法。例如，2015年夏天，美国联邦航空局、林务局和一些州的消防机构发起了公共教育运动，警告UAS运营商不要在消防作业附近飞行（见图4）。
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图4 美国林务局的教育海报
FAA对无人机在特定活动如体育赛事中的使用有严格限制，违反临时飞行限制（TFR）可能导致法律后果。作为回应，美国联邦航空局公开公共安全传达这些信息的材料临时飞行限制（TFR）也适用于UAS，和TFR区域是“非”无人机区域。2015年8月，美国联邦航空局推出了B4UFLY手机应用，帮助UAS运营商确认飞行区域的限制和特殊要求。该应用获取位置信息，提供当前空域状态及即将出现的限制，并链接到其他FAA UAS资源和监管信息。美国国家公园管理局在2014年6月发布了一项政策，禁止在国家公园内使用无人机，除非获得书面许可。这项政策主要是为了减少无人机对野生动物的干扰以及保护游客的安全。商业用途的无人机飞行在提前申请后可能被允许。一些州和地方政府限制了无人机在公共土地上的使用，如新泽西州禁止在州立公园使用无人机，除非事先批准。州和地方可以限制在他们土地上的无人机活动，但不能限制无人机飞越公共土地，除非与FAA协调。美国联邦航空局通过限制无人机在控制空域以下的高度和远离机场等区域来确保无人机与有人机操作的安全隔离。FAA对违规无人机操作有处罚权，但执行存在挑战，主要是识别违规者困难和资源有限。FAA已请求州和地方执法机构协助，并提供了调查违规行为的指导方针。美国联邦航空局要求所有在授权范围内飞行的无人机运营商进行登记。2015年12月，FAA推出了基于互联网的无人机注册程序，要求所有重量在250克到55磅之间的无人机操作员进行注册，注册费用为5美元，2016年1月20日前注册者可退还费用。美国联邦航空局和无人机制造商正在开发“地理围栏”技术，以防止无人机进入禁飞区。这项技术使用机载地理空间数据库，包括机场位置和限制区域信息。无人机会持续比较其GPS位置与禁飞区域数据库，阻止飞机进入禁区。一些制造商已开始配备或升级此功能。此外，还在研究使用视频分析和声学传感器等技术来探测无人机入侵限制空域，以便执行监管措施。
小型无人机可能被用于间谍活动、监视、情报收集、走私毒品和违禁品，甚至恐怖袭击。它们可以携带炸药或危险物质，包括化学、生物、放射性或核武器。例如，2011年，FBI挫败了一起使用装满炸药的模型飞机攻击五角大楼和国会大厦的阴谋。自2012年起，多起安全事件突显了无人机的潜在威胁，包括2013年德国总理默克尔附近未经授权的无人机飞行，2015年一架无人机在白宫草坪坠毁，以及同年巴黎地标上空的一系列不明无人机飞行。无人机也易受地面攻击，可能被恐怖分子或黑客攻击，导致数据泄露或系统混乱。专家建议无人机应具备防欺骗导航系统，减少对GPS的依赖。由于无人机存在在禁区和机场附近未经授权操作的安全风险，人们越来越关注能够检测和禁用这些无人机的技术。2015年10月，FAA宣布与一家私人公司合作测试一种系统，该系统可以探测无人机的无线电传输并定位操作员。还有其他技术能够通过雷达和分析区分小型无人机和鸟类，并提供干扰或接管无人机控制的能力，以减少安全威胁。这些技术可能被部署在安全敏感区域和飞行限制区，如主要商业机场附近。
将无人机系统纳入美国国家空域系统的努力突出了一些技术挑战。这些包括：
- 发展探测、感知和避免其他空中交通的能力，包括两者载人飞行和其他无人飞行
- 为指挥提供足够和足够安全的射频频谱以及控制联动机构和传感器有效载荷
- 和解决人为因素的考虑，包括系统的方法自动化、人机界面、操作员培训和资格鉴定标准。
这些研究的大部分仍处于早期阶段，虽然该研究旨在为美国联邦航空局关于未来UAS在国家空域的运行和监管的决策提供信息，但预期的好处尚未实现。FRMA要求FAA设立6个测试点，研究如何将无人机整合进国家空域系统。这些测试点将研究整合过程中的挑战，并与FAA共享数据以助法规制定。测试点不接收FAA资助，但需管理站点并允许授权研究实体使用。每个测试点必须遵守安全标准和隐私政策。FAA选定的测试点包括阿拉斯加大学、内华达州、纽约州、北达科他州、德克萨斯农工大学-科珀斯克里斯蒂和弗吉尼亚理工大学等（图5）。
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图5 UAS测试站点
美国联邦航空局指定了一个由密西西比州立大学领导的15所大学联盟作为UAS研究、教育和培训中心，以支持无人机系统融入国家空域系统。该中心将研究包括探测避免技术、低空操作安全、控制通信、与空管的兼容性、频谱管理、无人机操作员培训认证以及人为因素等课题。FMRA第332条要求联邦航空局制定并执行一项计划，在北极建立永久地区，在那里小型无人机可以24小时运行，用于研究和商业目的。该法案要求美国联邦航空局在其计划程序中包括超越视线作业和从地面到2000英尺的高空飞行，并从选定的沿海发射场提供进出路线。2015年5月，FAA启动了“探路者项目”，与行业合作开发更先进的无人机操作。FAA与CNN合作探索无人机在人口密集区域的新闻采集，与开发人员研究农业中超视距的作物监测，以及与BNSF铁路公司合作检查铁路基础设施。2015年10月，FAA宣布扩大项目范围，增加在机场附近探测无人机的研究，以应对无人机在飞机起降区域运行的安全隐患。除了联邦航空局，NASA正在研究UAS集成，专注领域包括分离保证、通信、人类系统集成、适航认证和测试评估。他们正在开发一个名为UAS交通管理（UTM）的低空空域管理系统，该系统将半自动化，需要少量人工管理，同时结合机载技术以实现在通信丢失时的自动恢复。第114届美国国会提出了一些无人机监管立法法案的主题：
- 2015年通过的《负责任的天空法案》要求UAS飞行根据第333条，豁免距离任何提供定期客运的机场周边超过400英尺和超过5英里。
- 2015年《无人机安全天空法案》需要联邦航空局制定允许作为公共飞机作业进行航空研究目的的视线作业程序，包括大气和自然资源研究、气象观测和空中天文学。
- 《商业无人机现代化法案》建立了临时的小型商业UAS规则，要求无人机注册和操作员认证，限制飞行高度和机场附近操作。法案增强了FAA的执行权，要求报告事故，并设立职位监督无人机集成。同时，法案要求FAA简化豁免流程，允许超视距操作，并在新泽西州测试低空空域管理。
无人机系统（UAS）的广泛应用正推动着安全、隐私保护和经济效益的平衡。美国联邦航空管理局（FAA）正努力将无人机融入国家空域，同时制定商业飞行规则，以确保飞行安全和合法性。随着无人机在娱乐、公共安全和商业领域的使用日益增多，FAA正通过注册要求、教育计划和技术创新来应对挑战，包括开发“地理围栏”技术以防止无人机进入受限区域。面对无人机在犯罪和恐怖活动中的潜在威胁，研究者正在探索技术手段以监测和阻止不当操作。商业应用方面，无人机在快递、监控和农业等领域的潜力正逐渐显现，需要进一步的技术发展和操作员培训，以实现其在社会中的全面、安全和有效集成。
参考资料:
美国国会研究局：《执法与技术：无人驾驶航空器系统的使用》
(Congressional Research Service: Law Enforcement and Technology—— Use of Unmanned Aircraft Systems）
