针对前线的ASTM标准体系

在这个经济、人道与政治危机频发且难以预测的世界，强大且准备充分的军事 / 国防基础设施的重要性再怎么强调都不为过。这种战备状态的一个关键方面，是能够将无人机、可穿戴机器人设备等新型装备纳入国家安全体系。

跟上这些技术的快速发展步伐并非易事，制定支持技术设计者、制造商和使用者的标准也同样困难。但这并未阻止美国材料与试验协会（ASTM International）旗下的无人机系统委员会（F38）和外骨骼与外穿式机械服委员会（F48）的成员们继续制定和完善此类标准。

本文将探讨这些标准工作如何助力先进技术在国防及军事相关应用中扩大使用范围，同时也会介绍国土安全委员会（E54）制定的一项新标准 —— 该标准针对用于评估安全系统的危险物质模拟物作出了规定。

无人机系统

无人机系统（UAS，通常称为无人机）在军事行动中具有显著优势。它们能够执行战场侦察、搜救任务和精准打击，同时将地面士兵和空中飞行员面临的风险降至最低。无人机在乌克兰及其他冲突地区的部署，充分证明了这项相对较新但已历经实战检验的技术的有效性。

自 2003 年 F38 委员会成立以来，其各分委员会制定的标准在无人机系统的发展过程中发挥了重要作用。该委员会副主席菲尔・凯努尔（Phil Kenul）表示，这些标准最初并非针对军事应用设计，但灵活性和适应性一直是标准制定时考量的重要因素。

“F38 委员会的核心重点是民用领域，以及如何将无人机安全融入国家空域系统（NAS），” 凯努尔指出，“委员会的总体范围广泛，涵盖无人机系统的安全设计、制造、维护和运行。不过，特定标准往往不局限于特定技术，而是以性能为导向，所界定的要求可适用于多种使用场景。F38 委员会关注的安全、适航性、运行效率和操作人员资质等基本原则，本质上对所有专业无人机操作都有益处，包括军事或公共安全机构开展的操作。其背后的安全和性能要求通常具有可转移性。”

负责适航性（F38.01）、飞行运行（F38.02）和操作人员资质（F38.03）的分委员会所制定的标准，在民用和军事领域均适用。凯努尔提到，F38.02 分委员会主导制定的多项标准与军用无人机操作尤为相关。“例如，超视距（BVLOS）标准对于在广阔或难以进入的区域执行远程侦察、预警和搜救（SAR）任务至关重要。”

另一项由 F38.02 分委员会制定的标准 ——《无人机系统（UAS）定位保障、导航与时间同步（PNT）标准规范》（F3609），同样可应用于民用和军事场景。凯努尔解释道：“在作战区域或国土防御中执行侦察、预警和搜救等任务时，精准且可靠的定位、导航与时间同步至关重要。无人机需要准确掌握自身相对于目标、关注区域或人员的位置，才能有效收集数据。”

以在活跃战区开展的搜救行动为例，凯努尔指出，能否准确绘制战场地图或确定幸存者位置，在很大程度上依赖于强大的定位、导航与时间同步系统。“F3609 标准规定了无人机定位、导航与时间同步的性能要求、衡量指标，并建立了新的性能表述分类体系。这一标准是所有无人机操作（包括在军事相关场景或灾害场景中可能遇到的动态环境或 GPS 信号缺失环境下的操作）可靠性与安全性的基础。”

远程识别（remote ID）和无人机交通管理（UTM）相关标准也具有从民用向军事转化的潜力。凯努尔表示：“前者对于空域冲突规避和责任追溯至关重要，这在任何繁忙或复杂的空域以及国土防御中都不可或缺；后者则是构建一体化空域的关键，在这种空域中，有人机和无人机（包括执行军事相关任务的机型）都能安全运行。”

无论任务属于民用还是军事范畴，F38.01 分委员会在探测与规避（DAA）技术方面的工作，对于无人机安全融入区域空域都至关重要。凯努尔称，该委员会对 “最低安全、性能和飞行熟练度要求” 的关注，直接适用于确保这些关键非进攻性军事支援功能的可靠运行。

F38 委员会的大部分工作都是与美国联邦航空管理局（FAA）等监管机构密切合作开展的，同时也注重寻求与国际标准协调统一的机会 —— 这种协调有助于在联合军事行动或自然灾害应对行动中促进合作。

相关利益方也在探索简化自身标准制定工作的方法，以充分利用 ASTM 委员会已完成的工作成果。凯努尔提到，北约（NATO）正考虑在适用情况下采用 F38 等委员会制定的民用标准，而非从零开始制定单独的标准。此外，美国国防部（DoD）正在设计其无人机交通管理架构，确保该架构能与 ASTM 的无人机交通管理标准实现互操作。

外骨骼与外穿式机械服

外骨骼是一种可穿戴设备，能增强使用者的行动能力，使其更轻松地携带重物。其中一些是相对简单的机械设计，本质上是将重量从身体的某个部位（如手臂和肩膀）转移到核心部位，从而减轻疲劳并降低受伤风险；另一些则是全动力驱动，让人隐约看到其在电影和漫画等科幻作品中达到极致的那种能力。

军用外骨骼的使用者必须对设备的功能充满信心

马特・迪金森（Matt Dickinson）理解为何人们想到外骨骼时，首先联想到的往往是流行文化。但他希望人们意识到，研发现实版的外骨骼技术是一项跨学科工作，而非单纯的工程壮举。外骨骼与外穿式机械服委员会（F48）的工作，既关注机器本身，也同样重视人与外骨骼的互动方式。

“人们常常忽视的是，这个领域不仅需要生物力学专家或工程师，其范畴要广泛得多。我们需要来自各个领域的力量参与：心理学、纺织品设计、人因工程学等等，” 迪金森表示。他同时担任维护与处置分委员会（F48.04）主席以及设计与制造分委员会（F48.01）联合主席。

他以人因工程学分委员会（F48.02）的工作为例 —— 例如《外骨骼使用潜在人因工程风险评估标准指南》（F3688）—— 来说明这种多维度的工作方法：“目前我们高度关注人与外骨骼的互动关系，以及这些设备能为使用者带来哪些价值。”

F48.01 分委员会正在构建一个外骨骼分类的综合框架。“该小组正在探索系统设计方法，目前正着手制定外骨骼的分类方法，类似于我们对汽车、房车等交通工具的分类方式，” 迪金森介绍道，“基于应用场景的分类将有助于我们更好地使外骨骼设计与其预期用途相匹配，同时也能帮助监管机构更有效地评估这些系统。我们还在研究标准化的连接方式 —— 我常将其比作外骨骼的‘皮卡汀尼导轨’（一种用于枪械的通用安装系统），以便实现组件的模块化和灵活集成。”

迪金森补充说，F48.04 分委员会正专注于设备的部署前准备流程，制定相关步骤以确保外骨骼在投入实地使用前，其所有功能都经过妥善检查和验证。

与前文所述的无人机系统各分委员会的大部分工作类似，F48 委员会制定的标准涵盖了广泛的使用场景。

“这些标准通常不局限于军事应用等特定领域，而是旨在覆盖更广泛的应用范围，” 迪金森说，“以肩部外骨骼为例，它可用于高空作业，既适用于军事基地的物资搬运，也适用于建筑行业的作业任务。尽管应用场景不同，但其核心的启动原理却非常相似。”

作为英国中央兰开夏大学机械工程专业的高级讲师，同时也是一家外骨骼初创公司的创始人，迪金森对外骨骼技术所能带来的益处有着独特的见解—— 尤其是在纯民用和纯军事场景之间的灰色地带，如搜救任务和灾害救援。

“通过与世界各地的军事人员交流，我清楚地意识到这类应用机会正在到来。北约当前的重点（从北大西洋防务创新加速器（DIANA）的挑战计划中可看出）表明，其高度重视紧急疏散和应急响应人员领域，而外骨骼在这些领域很可能发挥关键作用。” 他说道。