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    專利角度看春晚上的炫酷科技——無人機

    發布時間:2016.03.02 新聞來源:中國發明與專利

    導讀:無人機和機器人一起舞蹈恐怕是猴年春晚上最炫酷的一個節目了。本文從專利的角度看一看無人機這個高科技領域的競爭態勢?!   ?/p>

      無人駕駛飛機簡稱“無人機”(Unmanned Aerial Vehicle,UAV,Drone),是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。最早的無人機出現在20世紀早期,當時主要用作靶機,而后在軍事應用方面例如隱形、預警、戰斗等得到了更為廣泛的應用。隨著無人機向民用領域的逐步擴展,其大量的應用被逐漸發掘出來,例如消防、能源、地球觀測、農林、交通、商業廣播、環保、氣象、影視航拍等領域。Amazon、Google、DHL、順豐甚至計劃采用無人機進行貨物派送。

      無人機按照飛行平臺主要可分為固定翼無人機、多旋翼無人機和無人直升機等三類。無人機按應用性質分為軍用級無人機、民用級無人機和消費級無人機。軍用級無人機、民用級無人機和消費級無人機無論是技術、造價、性能等各方面均差異巨大,例如目前世界上性能最先進的無人機--全球鷹GlobalHawk,空重3850Kg,航程26000km,續航時間42小時,造價4500~5000萬美元,而最小的無人機SKEYEPico,重只有拇指大小,續航時間7~8分鐘,售價不足35美元。而消費級無人機通常多采用多旋翼平臺。

      2006-2010年,國內外的消費級無人機公司如雨后春筍般出現。2010年,法國的Parrot公司發布了世界上第一款真正受到大眾關注的四旋翼無人機AR. Drone,大獲成功。在AR. Drone的引領下,全球范圍內掀起了一股將多旋翼商業化的熱潮,多旋翼飛行器進入快速發展期。目前,中國的DJI(大疆創新)、美國的3D Robotics、法國的Parrot成為這一市場的龍頭企業。

      根據美國蒂爾集團(Teal Group)2014年發布的全球無人機市場預測,全球軍用和民用無人機銷售額將由2015年的64億美元增至2024年的115億美元,十年(2015-2024年)市場總額將超過910億美元。根據產業信息網發布的《2015-2022年中國無人機行業研究及未來前景預測報告》,我國僅電力巡線、石油管道巡檢、森林防火、公共安全四個民用領域的需求規模為150-300億元??梢钥闯?,不管是國內、還是國外,無人機行業都蘊藏著巨大的經濟利益。國務院于2015年5月8日公布了《中國制造2025》,其中提到要大力推動重點領域突破發展,其中需要加快大型飛機研制,適時啟動寬體客機研制,鼓勵國際合作研制重型直升機;推進干支線飛機、直升機、無人機和通用飛機產業化,這為未來無人機產業的發展注入了推動力,無人機產業必將擁有更為廣闊的發展前景。

      下文將從專利角度對我國無人機領域的申請進行梳理,以探求無人機領域專利申請整體情況,為無人機從業者提供一定的信息支撐。

      二、無人機領域專利申請分析

      由于專利具有排他性,因此對無人機領域的專利申請進行宏觀定量分析,可以反映出該行業的整體發展狀況、發展模式,對于判斷產業的發展方向、發展階段以及市場規模等都具有重要的意義。本文分析數據來源于國家知識產權局CNABS摘要數據庫。采用關鍵詞輔以相關國際專利分類號IPC進行檢索。由于2015年的部分專利申請處于未被公開的狀態,導致2015年的專利申請公開量小于實際申請量,在此列出僅是為了保證數據的完整性,而不作為具體分析的依據。

      1.申請概況

      無人機領域涉及的專利申請數量總計5458件,其中發明專利申請3152件,實用新型專利申請2064件,外觀設計專利申請242件,發明專利申請占比為57.75%,實用新型專利申請占比為37.82%,外觀設計專利申請占比為4.43%。目前已經被授予專利權的發明專利申請為604件,授權比例為19.16%,見圖1。

      

      

      圖1發明、實用新型和外觀設計占比

      圖2給出了無人機領域專利申請量年度變化趨勢。無人機領域的專利申請在2001年左右開始起步。直至2009年,該領域的專利申請量才有一定幅度上升,之后幾年緩慢增長。實際上,我國無人機領域專利申請很早就開始,最早的專利申請于1986年就已經提交,是由中國人民解放軍第二炮兵第三研究所提交的用于無人機定高飛行控制的電子數字顯示高度的裝置。2002年以前,每年的專利申請量都維持在10件以下,同時申請人數量也在10個以下。個別年份,如2000年甚至沒有專利申請提交。到了2009年,專利申請量首次突破100件,申請人數量也超過90家,表明該領域的技術研發和專利申請進入較為活躍的時期。2010-2014年的申請量年增長率均在30%以上,其中2014年的增長率為40.77%,申請量躍升至1636件。以上數據也印證了近年來我國無人機行業的快速增長和無人機技術快速突破的現實。

      

      

      圖2無人機專利申請年度趨勢

      2.無人機領域IPC技術構成

      無人機領域專利按照分類號進行統計,排名前十位的IPC如表1所示??梢钥吹?,G05D1/10(陸地、水上、空中或太空中的運載工具的三維的位置或航道的同制)的申請量最高,達到了398件,顯示無人機空中飛行的控制仍然是業界重點要解決的技術問題。B64C27/08(有兩個或多個旋翼的旋翼機)、B64F1/06(用彈射器的發射裝置)和B64D47/08(與飛機配合的照相機布置)位列第2-4位,分別達到了280件、244件和235件,反映出兩翼或多翼的旋翼機是無人機產品主要采用的方式,同時無人機的發射、回收成為關注熱點,另外可以看出無人機主要用途包括空中拍攝,農業領域等。

      

      3.國內主要申請人

      表2-3給出了無人機領域前十位申請人的整體情況,可以看出,在無人機領域前十位專利申請人中居首位的是北京航空航天大學,其活躍年期最長,在無人機領域的研發投入已經超過了12年,另外申請人為北京航空航天大學,公開號為CN101270993A,發明名稱為一種遠程高精度自主組合導航定位方法、公開號為CN101122974A,發明名稱為基于Voronoi圖和蟻群優化算法的無人機航路規劃方法均被引用15次,成為我國無人機領域的基礎專利。南京航空航天大學和清華大學活躍年期也在7-9年,說明高校是我國無人機領域的主要技術開拓者。國家電網的申請量僅次于北京航空航天大學,其從2010年才開始介入無人機領域,但是發展較快,后來居上。另外發現國家電網的技術優勢主要在高壓輸電線巡檢、清除異物等方面。

      與其他領域如石墨烯領域等動輒全部是高?;虼蟛糠謱儆趪馍暾埲舜嬖诿黠@不同,該領域的申請人多為國內科研院?;蛎衿?,其中四家申請人為民企,四家申請人為高校,這其中沒有國外申請人,這也從另一方面表明民用消費級無人機尤其是多旋翼無人機準入門檻相對較低。

      總體來看,無人機領域前10位申請人的專利申請量占總申請量的19.70%,可見該領域的專利申請集中度比較高,并且大部分申請人在2009年以后才進入無人機領域進行專利申請,技術積累時間有限,說明我國無人機行業目前仍處于快速發展階段。

      表2國內主要申請人申請量年度分布

      

      4.技術來源情況

      在對申請人國家/地區進行統計后發現,96.37%的專利申請屬于國內申請,只有198件約占3.63%的申請來自國外,如美國、法國、日本、韓國、以色列和德國等發達國家/地區,參見圖3。而這其中美國的申請79件,占國外申請量的41%,歐洲緊隨其后為14%??傮w來看,國外無人機生產企業尚未對我國展開大規模專利布局。

      同時,通過分析也并沒有發現國外大型飛機、直升機制造商如波音公司、霍尼韋爾公司、貝爾直升機德事隆公司、歐洲直升機公司、洛克希德·馬丁公司、雷神公司、以色列航空工業公司、通用原子公司、泰雷茲集團、空中客車公司以及諾思羅普·格魯門公司等在中國進行大量專利布局,這或許由于他們擔心核心技術、技術秘密被公開或所在政府禁止其向國外申請專利有關。

      圖3國外申請量占比

      5.申請量地域分布

      圖4 申請量地域分布

      從圖4可以看出,北京、江蘇、廣東、陜西專利申請量較大,其中北京、江蘇和陜西因聚集了大量高校和科研院所,故具有較強的研發能力。而廣東制造業發達,生產實踐中對無人機技術也多有創新或改進,因此其申請量較多,另外一個原因是大疆創新科技有限公司、深圳一電航空技術有限公司、深圳九星智能航空科技有限公司等數家無人機生產企業均位于深圳市。上述省市無人機專利申請量總和為4108件,占無人機專利申請量的75.27%。

      6.典型申請人聚焦

      深圳市大疆創新科技有限公司成立于2006年,致力于專業航拍無人機的研發和生產,客戶遍布全球40多個國家,生產的消費級無人機占據了全球消費級無人機約70%的市場份額,主要市場集中在歐美國家,2014年銷量高達30億元人民幣?!栋职秩ツ膬骸?、《舌尖上的中國》以及美劇《國土安全》等很多航拍鏡頭都采用大疆創新的無人機完成。此外,憑借“一種基于GPS/INS智能導航系統的無人機飛行控制器”,榮獲2013年度深圳市科技進步獎技術開發類一等獎。另外,美國《時代》雜志發布了2014年度十大科技產品,大疆創新的大疆精靈Phantom2 Vision+位列第三。

      通過對其專利情況進行分析,大疆創新共有專利及專利申請445件,其中實用新型224件,外觀設計89件,發明申請132件,同時大疆創新也有多件PCT申請,并進入美國、加拿大、歐洲、日本、韓國和我國臺灣等國家/地區。大疆創新進行專利布局,形成了發明、實用新型和外觀設計的組合保護模式。其中涉及無人機主要技術的專利或專利申請共94件,自2008年申請第一件專利,此后幾乎每年都有專利申請,呈快速上升趨勢,在2014年激增至267件,是2013年申請量的4.6倍,申請趨勢見圖5。不過,目前大疆創新只有1件發明申請處于授權保護狀態,其余大部分發明申請由于申請時間較晚,目前處于實質審查階段,而實用新型和外觀設計基本上均處于授權保護狀態。對于大疆創新的IPC構成參見表4??梢钥闯?,其技術關注點多集中于無人機的拍攝或穩定等方面。

      圖5大疆創新申請量年度變化趨勢

      

      總之,大疆創新無疑是成功的,但從專利角度來看,尚屬于起步階段。如何保護好自身技術,捍衛自己的合法權益,避免仿造假冒則是走在前列的大疆創新應該提前考慮的。如何做好專利挖掘,形成專利布局,特別是海外市場的專利預警等,對于大疆創新而言任重而道遠。

      三、總結

      隨著近年來的發展,無人機已經逐漸走向民用市場,國內大量企業、個人介入該領域中,目前我國無人機主要集中于民用消費領域。雖然無人機專利申請量急劇增長,申請人的數量也在快速增加,同時應用和技術領域得到迅速擴展,但是整體而言依然以研究為主,缺乏核心專利,在關鍵技術上與國外仍存在一定差距。不過,國外尚未開始在我國進行大規模的專利申請、布局,我國的相關企業應該抓住機遇進一步加強專利申請、布局和應用,同時積極尋求在國外進行專利申請、布局以擴大自己的市場。(作者:衛立現  馬劍峰  艾變開 作者單位:國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心材料部)


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