美国能源部核能办公室（DOE-NE）的先进反应堆保障与安全（ARSS）计划旨在为国内部署先进核反应堆相关的保障与安全挑战寻找新的技术解决方案。ARSS计划的研究正在探索利用新型探测技术的替代性实物保护系统（PPS）方案。本报告展示了一种新形式人工智能（AI）的测试结果，该技术被称为蓄意运动分析（DMA），用于在空间和时间上融合有源雷达与无源射频（RF）探测，从而显著提升对无人航空系统（UAS）的探测能力。DMA旨在过滤误报警，同时在核电厂（NPP）和先进小型模块化反应堆（ASMR）周界提供高度可靠的入侵探测。这种形式的人工智能被认为是未来安全的关键使能技术，并支持ARSS对替代性实物保护系统的研究。

当前，无人航空系统（UAS）构成的威胁备受关注，并且随着商用现货（COTS）智能手机和自主导航投资的推动，低成本UAS能力持续进步，预计威胁将进一步增长。UAS导航技术的进步使得其能够利用航点或基于物体识别的制导进行隐蔽入侵，这些方式无需射频（RF）信号进行操控。具有恶意的团体可以将UAS用作多种攻击选项的投送机制，包括投送爆炸物、破坏性高能电磁装置以及人员。UAS也可用作监视技术而不被发现。

评估UAS构成的威胁以及开发反无人机系统（CUAS）技术，是美国能源部核能办公室（DOE-NE）先进反应堆保障与安全（ARSS）项目组合中的关键活动。

为支持DOE-NE的使命，一种名为蓄意运动分析（DMA）的人工智能（AI）技术被开发出来，该技术已被证明可以提高入侵探测性能，并使得迄今为止被认为不可行的新安全架构成为可能。本报告记录了DMA算法应用于UAS探测的测试结果。测试于2025年7月在柯特兰空军基地（KAFB）的桑迪亚国家实验室（Sandia）进行。测试与评估（T&E）工作侧重于确定三种UAS探测雷达和一种无源射频UAS传感器的性能。雷达传感器和无源射频传感器如下：

• Magos雷达
• EchoGuard雷达
• EchoShield雷达
• D-Fend无源射频传感器

进行了一系列结构化测试，包括95次UAS飞行，涉及四种不同尺寸的UAS、11条不同飞行路径、两种不同高度以及三种不同类型的射频控制信号。本系列测试中使用的UAS总结如下，设备详情见表3。

• 大疆Mavic 3 Pro（最大尺寸335毫米/13英寸）
• Tarot X（最大尺寸500毫米/20英寸）
• Alto X（最大尺寸1145毫米/45英寸）
• RV Jet（最大尺寸1950毫米/77英寸）

表ES 1总结的测试结果显示了单个传感器的性能，以及使用DMA将雷达与无源射频传感器融合后的性能。有源雷达和无源射频传感器的融合体现了互补传感器的概念，即一个传感器的优势可以弥补另一个传感器的不足。

表ES 1. 探测与干扰报警结果摘要。

结果显示，当雷达与D-Fend无源射频传感器融合时，探测结果（表格左侧）有显著改善，同时干扰报警（表格右侧）有所减少。每个传感器的干扰报警在融合后均大幅下降。D-Fend在15.6天的干扰报警率（NAR）收集期内未报告任何干扰报警，这与每个雷达各自的NAR相比表现令人印象深刻。将D-Fend极低的NAR性能与雷达较高的NAR融合时，融合后的NAR显著下降，显示了传感器融合的优势。由于DMA算法与传感器无关，因此也可以使用其他传感器。具体而言，需要更好的无源射频传感器，因为D-Fend的射频特征库中仅包含四种UAS模型中的一种进行过测试。存在比D-Fend性能更强的无源射频传感器，但由于成本过高（约100万美元），项目预算无法负担。尽管本项目使用了性能较低的无源射频传感器，但它确实达到了展示DMA算法传感器融合能力优势的目的。

雷达与无源射频传感器融合的结果意义重大，其中DMA融合的EchoShield雷达与D-Fend无源射频传感器获得了最佳的探测率，达到88%，且每日NAR为两次。DMA传感器融合的优势得到了清晰证明，显示了UAS探测率的提升和NAR的显著降低，这正是本项目的两个主要目标。在分析探测数据时，观察到雷达传感器能够探测到地面移动的目标。如果同一雷达既能探测地面入侵者又能探测UAS，将构成一种能为场地安全管理者节省大量成本的传感器。具体而言，以一个传感器的成本同时提供地面和空中入侵者探测能力，对场地实物保护系统（PPS）可能是有利的。先前的DMA测试结果表明，使用雷达探测地面入侵者能够提供可靠的地面入侵者探测，感知概率超过90%，置信度下限为95%[14]。DMA算法可以通过在不同高度创建垂直扇区以及为地面入侵创建水平扇区来利用这种“一举两得”的优势。事实上，在本系列测试中已实施了垂直和水平扇区划分，并对结果进行了研究但未报告。据信，DMA传感器融合算法是此类算法中的首创，因为本文作者尚未知悉有任何其他传感器融合算法报告过此级别的结果。相信DMA传感器融合系统的成功实施，为应对当前及未来的UAS技术提供了一套UAS探测系统。