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无人机技术领域专利信息分析 [复制链接]

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发表于 2016-11-9 14:34:47 |显示全部楼层



  1 引言

  无人机把我们的视野从红土地带到了蔚蓝天空,当无人机以天空端的视角为我们拍摄变幻的海岸线、沙滩、峡谷、火山、都市夜景等景色时,我们旅行的视野被悄悄改变。我们能看多高多远,将更多取决于无人机技术的发展。

  无人驾驶飞机(英语:UnmannedAerial Vehicle,缩写:UAV)或称无人飞机系统(UnmannedAircraft System,缩写:UAS),俗称无人飞机、无人机、蜂型机,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。

  无人机从技术角度定义可以分为:无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机加行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途。

  本报告通过ORBIT Intelligence系统收集无人机领域的专利数据,对这些专利技术进行多指标的深入分析,然后筛选了46个Orbit IP导航指标对国内领先企业的专利组合进行了专利质量评估,并与国际企业进行了对比,从而揭示了该技术领域中一些非常有价值的专利及市场情报信息,为国内企业的经营发展、战略制定,也为科研立项、课题选择、产品攻关、建立知识产权预警制度提供参考。

  2 专利检索策略

  检索范围以ORBIT专利数据库收录的101个国家及组织的专利数据为数据源,检索截止2016年10月27日的数据。检索策略是使用无人驾驶飞机、无人飞机、无人机、蜂型机、无人飞行载具和无人飞机系统等关键词,并参考国际专利分类(IPC)号,在ORBIT专利数据库中共检出该行业专利族*14450个,其中在中国申请公开的专利族9730个。

  *引入了FAMPAT专利族的概念,这种检索及分析方法能在最大程度上避免等同专利及专利文件由于处在不同阶段形成不同的专利号造成的噪音数据问题,提高了分析的准确性。

  3 无人机专利分析

  3.1 申请趋势

  专利申请优先权项中的申请日即最早的专利申请时间,对优先权申请日进行排序分析,得到无人机领域的年申请数量分布图。由于专利从申请到公开一般需要一段时间,甚至可能长达18个月,如果申请人通过PCT程序提出国际申请,则进入国家阶段的周期还可延长到30个月。因此,2014年及以后的专利申请有部分还没有被公开,本报告未包含该部分数据。

 图1:无人机专利申请的总体趋势分析图


  图1是无人机专利申请的总体趋势分析图,从中可以看出,无人机专利数量在过去10年里实现了巨大的增长,有三个不同的时期体现了专利权利人在这个技术中投资趋势的变化。


  产业萌发期,从1995年到2000, 市场萌芽阶段,全球范围内的专利申请数量不是很多;产业成长期,2001年开始专利申请数量出现了稳定的增长,一直持续到2012年;产业爆发期,自2013年以来,专利申请的节奏显著加速,申请量每年翻番。


  3.2 全球技术分布



图2:优先权专利申请的国家分布


  图2为优先权专利申请的国家分布,从中可见,中国的颜色最深,在数量上中国占据第一位,这应归功于中国众多的无人机生产商(300多家),我们将在下文对其中代表性企业的专利质量做进一步研究。其次的专利诞生地是美国,这也是传统的无人机技术强国。然后顺次是韩国、德国、法国、英国、日本、俄罗斯、台湾地区、以色列等。


  3.3 IP投资领先企业


  使用ORBIT数据库,通过对无人机专利进行分类排序,考察该领域专利申请量最多的企业,从中可知行业中知识产权投资领先的企业。


图3:无人机专利前50位专利权人构成分析图


  图3是无人机专利前50位专利权人构成分析图,从图中可以看出,拥有无人机专利数量最多的专利权人,以中国和美国公司居多。我们既能看到一些久负盛名的国际公司,如波音、霍尼韦尔和萨博(SAAB);也能看到新兴的公司,如大疆、易瓦特(EWATT)、零度智控、一电科技(AEE)、谷歌、极飞(Xaircraft)、亚马逊和派诺特(PARROT);还有老牌的军工大鳄,如洛克希德、雷神、泰雷兹和BAE系统公司;以及一些知名的院校和研究所,如北京航空航天大学、南京航天航空大学和中国航天空气动力研究院(CAAA)等。


  3.4 技术领域分布



图4:无人机技术的IPC分布前十


  我们首先对无人机专利的IPC分类号进行统计,如图4,可以看出,关于飞行控制的专利族最多,达到1351个。旋翼机相关的专利排名第二;投弹相关的专利排名第三。其中,旋翼机、机身、起落架和机翼都是关于飞行总体技术。发射回收、图像处理、程序控制系统属于飞行控制。无人机区别有人机在于控制水平,是实现无人机操控和执行各种任务的关键,因此,无人机控制相关专利族较多是意料之中。


  排名IPC专利族数量IPC说明



  3.5 专利权人引证关系分析


图5:主要引用关系分析图


  从图5可以看出,霍尼韦尔、波音、洛克希德和北京航天航空大学的专利被引非常频繁。特别是北京航天航空大学的专利被包括大疆在内的国内申请人大量引用。而大疆既引用了霍尼韦尔、波音、加拿大Aeryon labs公司、SAAB、美国海军等国外专利权人所持有的专利,也引用了北京航天航空大学、清华大学、南京信息工程大学、鸿海等国内大学和公司的专利。

  从专利引证关系反映出的无人机技术架构来看,美国仍然是无人机领域的第一技术强国,霍尼韦尔、波音和洛克希德是其中代表。而国内的技术强者,则是北京航天航空大学。

  3.6 专利聚类分析


  

图6:Orbit专利地图


  图6 Orbit专利地图显示了无人机技术领域14450个专利族的技术总体分布,每个技术领域以Orbit技术概念进行区分,图中的每一个点代表一个专利族,分类成簇,表现出专利和技术的关联分布。

  图中面积最大的红色簇是无人机空中监控及恢复技术(unmannedaerial monitoring recovery)。从12点钟方向顺时针,依次是GPS模块及定位(GPS module,GPS positioning ),飞行弹道及陀螺仪(flight trajectory,Gyroscope)和电池(battery)等等,反映出行业内专利和技术投资最集中的领域,是市场的发展热点,同时也是行业参与者可能面临的知识产权风险最大的领域。

  4 国内企业专利组合的价值评估

  接下来,我们将利用ORBIT系统的IP导航模块,选取国内专利数量排名靠前企业,大疆和零度智控作为分析对象,以评估其专利组合的价值。

  任何专利战略的基础都在于该企业或机构拥有的专利组合(专利包),成功的知识产权战略应基于充分了解和评价自身专利组合,最大化自己专利组合的价值,达成技术,专利和产品市场的统一。为了获得科学的评价结果,Orbit IP导航模块通过在相应的知识产权环境中比较定位的方式来评估专利的法律,技术和市场价值。

  4.1 零度智控与大疆

  下面利用ORBIT系统的IP导航模块,按照46个分析指标来对比评估零度智控的专利组合(89个有效专利族)和大疆专利组合(281个有效专利族)。

  4.1.1 有效性和所有权

  第一组度量指标包括11个指标,这些指标与被分析的专利组合的有效性和所有权有关,红线表示了零度智控的专利组合,蓝线表示了大疆的专利组合。如果这条红线或蓝线恰好是在浅橙色区域内,这表明专利技术高于平均水平;处于深橙色区域表示低于平均水平,处于白色区域表示非常杰出。

图7:零度智控 VS大疆专利有效性和所有权度量雷达图


  零度智控和大疆的专利组合与市场中现有技术相比,要年轻得多,有效的专利权期限较长,这是一个显著的优势。无引用的先前技术高于行业平均水平,将在诉讼中处于优势。但两者在专利平均年龄和后向引证平均数指标,低于行业平均水平。两者相比,大疆在被诉讼的存活率远高于平均值,这表明,大疆的专利组合更强,因为它经历了诉讼而存活的专利高于行业平均水平。而零度智控的专利复审计数和无效计数缺失,大部分专利未经历复审和无效程序。

  4.1.2 技术和使用

图8:零度智控 VS大疆专利技术和使用度量雷达图


  第二组指标针对的是专利自身的结构。计算权力要求的长度、前向引证和后向引证以及类别,从而可以表明专利组合的绩效与可比专利组合绩效的差异。该雷达图显示零度智控和大疆的专利组合与世界范围内的业界平均水平相比,选定的专利组合表现出一些优势和劣势。

  总体而言,蓝线大部分位于浅橙色和白色区域——表明了大疆专利组合高于业界平均水平,也高于可比的零度智控的专利组合。在通用性(generality,不同技术分类中的广泛应用)、原创性(originality,更多突破性技术)、辐射度指标(radicalness, 更激进的突破性技术)上,大疆专利组合的指数均高于平均值。这是一积极的迹象,因为这些指标表明了大疆的技术不仅与多个技术领域中的后期发明相关,而且对于其它行业中的其它应用具有相关性。

  “鲨鱼”(shark presence, 选定的技术被另外实体/专利权人引用的次数超过总引用次数的30%)指标表明,大疆的技术在该行业是一些企业的参考标准,再次显示了专利组合中的价值。沿着同样的路线,IPC的多元性表明了大疆技术的广泛性,这在对外许可方面提供了更多的机会。

  另外,我们看到大疆在“公司围墙”(company fences,30%的前引专利来自于专利权人自己)和专利转让频率(reassignment frequency)方面也高于平均水平。

  最后,我们看到在技术和使用维度,零度智控的专利组合与大疆的专利组合在对比中,全面处于下风,也在大多数指标上低于业界平均水平。仅在IPC多元性和第一独权的长度方面,高于业界平均水平。

  4.1.3 地理度量指标


图9:零度智控 VS大疆专利地理度量雷达图


  大疆的技术得益于各个主要市场上广泛的保护范围(参见图):中国、印度、巴西、澳大利亚、韩国、法国、丹麦、日本、德国、美国,不仅在发达国家,而且在金砖四国中的覆盖率也很高。另一方面,大疆的专利组合在发明计数、专利家族的平均成员数、授权或申请中的专利数指标,都高于业界平均水平,同时也高于零度智控的专利组合。

  总体而言,大疆在无人机行业中的专利组合具有地理意义上的重要价值,因为它覆盖了那么多的国家,而这些国家可能对于大疆这样把产品销售到全世界的企业具有重大意义。

  5 国内企业与国际企业的对比

  5.1 波音与大疆

  波音是最早参与无人机研制的企业,虽然在民用领域尚未有涉足,但从专利的积累来看,却是世界领先的企业。同时,波音收购了英国无人机制造商Insitu公司,将其作为波音公司综合防御系统军用飞机分部的全资所有子公司继续运营。一旦这个在世界上拥有雄厚技术和背景的波音公司要涉猎民用无人机,将是目前所有民用无人机制造商最大的劲敌,包括大疆。

  下面我们选取波音的专利组合(163个有效专利,不包括Insitu公司的专利)和大疆的专利组合(281个有效专利)进行技术和使用维度的对比,了解一下,国内企业和国际领先企业在专利技术上的差距。

  5.1.1 有效性和所有权


图10:波音 VS大疆专利技术和使用度量雷达图


  红线代表波音,蓝线代表波音,我们看到,大疆与波音的专利组合对比处于下风,波音的专利组合无论从原创性、通用性和辐射度,还是在IPC多元性、前向引证和后向引证等指标上,都超过大疆的专利组合,虽然大疆是国内企业的佼佼者。大疆唯一胜出的指标是专利转让频率,该指标反映了技术的热门程度。

  在波音与大疆的专利组合进行对比的过程中,我们还是深切感受到了,军用或商用无人机和我们目前大众接触更多的小无人机差别还是很大的。

  5.1.2 波音的高价值专利

  进一步,通过计算专利家族大小、前向引证、捕食者、通用性、原创性和有效性,我们评估了波音专利组合中163个专利族,按照分值高低排列了这些高价值专利族(见图11),包括无人机空中加油专利(An uninhabitedairborne vehicle in-flight refueling system)和太阳能无人飞行器(Solarpowered aerial vehicle)等。

图11:波音专利组合单个专利族价值排名表


  5.1.3 潜在竞争对手/合作伙伴

  我们也通过分析引证关系,列出了对波音专利组合感兴趣的实体/专利权利人,见图12。其中,对波音专利组合最感兴趣的企业是霍尼韦尔、空中巴士、洛克希德、谷歌、雷神、大疆和BAE系统公司,它们是波音潜在的竞争对手和/或合作伙伴。

图12:对波音专利组合感兴趣的实体/专利权利人排名表


  6 小结

  1、从1995年到2000是无人机专利的产业萌发期,这几年的专利申请数量还不是很多;产业成长期,2001年之后专利申请数量出现了稳定的增长,而且一直持续到2013年;产业爆发期,自2014年以来,专利申请的节奏显著加速,申请量每年翻番。
  2、中国的无人机专利居世界第一位,其次是美国、韩国、德国、法国、英国、日本、俄罗斯、台湾地区、以色列等。
  3、在无人机专利数量前50位专利权人,中国和美国公司居多,我们既能看到一些久负盛名的航空航天公司,如波音、霍尼韦尔和萨博(SAAB);也能看到新兴的公司,如大疆、易瓦特(EWATT)、零度智控、一电科技(AEE)、谷歌、极飞(Xaircraft)、亚马逊和派诺特(PARROT);还有老牌的军工大鳄,如洛克希德、雷神、泰雷兹和BAE系统公司;以及一些知名的院校和研究所,如北京航空航天大学、南京航天航空大学和中国航天空气动力研究院(CAAA)。
  4、无人机区别有人机在于控制水平,是实现无人机操控和执行各种任务的关键,因此,无人机控制相关专利族数量最多。通过专利聚类分析来看亦是如此,最密集的红色簇是无人机空中监控及恢复。
  5、从专利引证关系来看,美国仍然无人机领域的第一技术强国,霍尼韦尔、波音和洛克希德是其代表。国内的技术强者,则属于北京航天航空大学。
  6、零度智控和大疆的专利组合与市场中现有技术相比,要年轻得多,有效的专利权期限较长,这是一个显著的优势。大疆的专利组合更强,因为它经历了诉讼而存活的专利高于行业平均水平。而零度智控的专利复审计数和无效计数缺失,大部分专利未经历复审和无效程序。
  7、大疆专利组合在通用性、原创性、辐射度指标上高于业界平均水平,也高于零度智控的专利组合,这些指标表明了大疆的技术不仅与多个技术领域中的后期发明相关,而且对于其它行业中的其它应用具有相关性。沿着同样的路线,大疆专利组合IPC的多元性表明了大疆技术的广泛性,这在对外许可方面提供了更多的机会。在技术和使用维度,零度智控的专利组合与大疆的专利组合在对比中,全面处于下风,其仅在IPC多元性和第一独权的长度方面,高于业界平均水平。
  8、大疆的技术得益于各个主要市场上广泛的保护范围:中国、印度、巴西、澳大利亚、韩国、法国、丹麦、日本、德国、美国,不仅在发达国家,而且在金砖四国中的覆盖率也很高。它覆盖了那么多的国家,而这些国家可能对于大疆这样把产品销售到全世界的企业具有重大意义。
  9、波音是最早参与无人机研制的企业,虽然在民用领域尚未有涉足,但从专利的积累来看,却是世界领先的企业。大疆与波音的专利组合对比处于下风,波音的专利组合无论从原创性、通用性和辐射度,还是在IPC多元性和各种引用指标上,都超过大疆的专利组合,虽然大疆是国内企业的佼佼者。大疆唯一胜出的指标是专利转让频率,该指标反映了技术的热门程度。在波音与大疆的专利组合进行对比的过程中,我们还是深切感受到了,军用或商用无人机和我们目前大众接触更多的小无人机差别还是很大的。
  10、波音的高价值专利对霍尼韦尔、空中巴士、洛克希德、谷歌、雷神、大疆充满了诱惑,这些高价值专利包括无人机空中加油专利和太阳能无人飞行器等。(作者:QUESTEL)


       来源:QUESTEL


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