日本专利局发布卫星定位系统专利技术分析报告

　　日本专利局发布卫星定位系统专利技术分析报告
　　2017年1月，日本专利局发布了卫星定位系统全球专利技术分析报告，从卫星定位系统市场、技术、主要专利申请人、各国政策等方面进行了分析，并提出日本专利战略布局建议。
　　卫星定位系统是利用从卫星发出的信号来测定物体的位置，并计算出物体的移动速度、方向、姿势等信息的系统。卫星定位系统被称作全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），其中具有代表性的系统是GPS（Global Positioning System）。日本专利局于2015年挑选技术主题——卫星定位系统进行专利技术趋势研究，2017年1月公布了相关分析结果。
　　
　　1. 市场分析
　　（1）亚洲和大洋洲是未来卫星定位技术的主要市场区域

　　报告指出，亚洲和大洋洲的GNSS市场今后将会不断扩大。相比而言，目前美国和欧洲向亚洲市场提出的申请还不太多（图2）。亚洲和大洋洲将会成为今后卫星定位主要的专利布局区域和市场。

　　图2  卫星定位系统专利申请人国家分布（单位：件）
　　（2）信息提供服务、汽车、安心?安全产业是未来卫星定位系统的主要应用领域
　　卫星定位系统的应用领域包括位置信息提供服务（Location Based Service，LBS）、公路、铁路、航空、海事、农业、测量、时间与同步。位置服务（LBS）和公路领域的市场规模占91.2%。
　　日本、美国、欧洲、中国、韩国、俄罗斯、印度（以下简称七国）受理的专利申请中，信息提供服务、其他、汽车、安心·安全领域相关专利申请件数量较多（图3）。

　　针对安心·安全领域具体内容进行分析，报告发现在资产管理、机器人·无人驾驶飞机、对高龄者·儿童等的照看、救命?救助等产业专利申请呈现出逐年增加的趋势，其中特别是对高龄者·儿童等的照看、救命?救助相关专利件数较多，受关注度较高。报告认为用于传感人类的活动和动物的行为的应用和技术开发将会变得更加重要。

　　图3  卫星定位系统相关产业领域专利申请量年度分布（单位：件）
　　
　　2. 技术分析

　　报告分析指出，各种误差修正、高精度化方法、协作要素、演算处理等分支是重点关注技术。七国专利中（图4），各种误差修正、高精度化方法、协作要素、演算处理技术相关专利申请数量较多，且不受到申请人和应用产业变化的影响。

　　图4  卫星定位系统相关技术分支专利申请量年度分布（单位：件）

　　定位精度提高是最受关注的技术趋势。不同技术主题的相关专利申请中，定位精度提高类的专利件数最多，其次是其他类。其他类所包含的基本上都与通过利用从卫星定位获得的数据来提高便利性有关。其次是可用性提高和可信度提高（图5）。

　　图5  卫星定位系统相关技术主题专利申请量年度分布（单位：件）
　　
　　3. 主要申请人分析
　　以高通（美国）为代表的国外企业，在搭载GNSS功能的芯片制造市场占有较大份额，并积极收购持有卫星定位信号专利的公司，并据此进行相关诉讼活动。报告指出，高通和博通公司并不局限于美国，也试图通过向包括印度和俄罗斯在内的多个国家提出专利申请来获得市场（表1）。
　　（1）美国高通公司
　　七国专利申请中，高通以压倒性优势占据申请人首位，专利数量是排名第二的精工爱普生（日本）的两倍。

　　不同技术分支的专利申请人排名，高通也显示出了明显的优势。高通在卫星信号处理、定位法、演算处理、各种误差修正·高精度化方法、接收器的性能提高、时间缩短、协作要素7个技术分支上大幅领先，在各种误差修正·考虑因素这一技术分支上与排名第一的精工爱普生十分接近，位列第二。而在空间·地面控制这一技术分支上，高通没能进入前十。

　　表1  卫星定位系统专利申请人排名（单位：件）
　　高通提交的七国专利申请在2008年之前基本呈现增加的趋势，并在1998年达到最高值（尤其向欧洲提出的申请较多），在2009年之后急剧减少。

　　除俄罗斯以外，高通积极地向各国提出申请，旨在开拓全球市场（图6）。除空间·地面控制分支以外，高通公司基本就所有的技术分支积极地进行专利布局（图7）。

　　图6  高通公司卫星定位系统专利申请国家分布（单位：件）

　　图7  高通公司卫星定位系统不同技术分支专利申请年度分布（单位：件）

　　（2）三星电子
　　七国专利申请中（表1），三星电子排名第八。

　　三星电子向上述七国申请专利中，除1999至2001年的低落和2003年的明显增长以外，无论哪个申请国都基本呈现出增长趋势。向韩国提出的申请的比例不足35%，紧接着向美国提出的申请的比例大于25%，向欧洲提出的申请的比例不到20%，向中国提出的申请的比例不到15%，向日本提出的申请的比例不到10%（图8）。5个技术分支排名中进入了前10。三星电子致力于各种误差修正·高精度化方法的研究，最近几年在各种误差修正·考虑因素、接收器的性能提高这两方面投入了大量精力。

　　图8  三星电子卫星定位系统专利申请国家分布（单位：件）

　　图9  三星电子卫星定位系统不同技术分支专利申请年度分布（单位：件）

　　（3）中国申请人分析

　　近年来中国专利申请人在卫星定位系统领域的七国申请件数大幅度增加（图10）。尤其在2010年之后，日本、美国、欧洲的申请人提交的申请件数持续减少，而中国申请急速增加，总体所占的比例也超过美、日、欧的申请，处于世界领先地位。

　　图10  卫星定位系统专利申请人国籍分布（单位：件）
　　不同类型中国申请人提交的七国申请基本呈现增长趋势。尤其是在2009至2010年以后急剧增加，积极推进以大学为中心的专利申请。

　　与日本、美国、欧洲、韩国申请人中国申请人呈现出不同的态势，其中企业申请人占比超过50%，大学所占比例达25%左右。此外，大部分的联合申请都是以企业-企业的形式，而企业-大学所占的比例也比较多，这也是突出表现之一。也就是说，2010年之后中国国籍的申请人提出的申请件数的急剧增加（申请方基本是中国）不仅受到中国企业的牵引，也与大学以及研究机构所做出的巨大贡献有关。

　　表2  卫星定位系统中国专利申请人类型分布（单位：件）
　　报告推测认为2010年之后中国申请人申请件数的急剧增加，尤其是大学相关申请增加，与中国政府所颁布的国家政策有很大的关系。2006年中国国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》提出，要以实现产业升级为方针，在中长期内振兴信息技术产业、生物产业、高端制造技术、海洋技术、激光技术、航天技术、高端能量技术、新材料这8个高端技术领域。其中也提出要在2020年达到中国人发明专利年度授权量和国际科学论文被引用数均进入世界前5位这一数值目标。
　　中国受理的专利申请中，中国申请人北京航空航天大学位列第3，东南大学位列第5，泰斗微电子科技有限公司位列第8，航天恒星科技有限公司位列第9。
　　与日本、美国、欧洲申请不同的是，中国的大学进入了整体排名的第3和第5。时间缩短、空间·地面控制、协作要素除外的7个项目上，这两所中国的大学都进入了榜单。此外，中国国籍的申请人中，并没有看到智能手机厂商（小米、华为）进入Top10。

　　各国卫星系统相关专利申请中，中国申请人就中国北斗卫星导航系统（Compass/BeiDou）和美国全球定位系统（GPS）申请的专利数量相对较多（图11）。GPS和欧盟Galileo卫星导航系统相关的申请件数近年逐渐减少，北斗系统相关的专利申请却在不断增加。

　　图11 各国卫星定位系统专利申请人国籍分布（单位：件）
　　
　　4.各国的政策和专利申请量年度变化趋势的关联性
　　（1）日本
　　日本准天顶卫星系统（QZSS）相关专利申请中，美国国籍与日本国籍申请人的专利件数相差不大，欧洲国籍、韩国国籍以及其他国籍申请人专利量也与北斗系统基本相同，可以说对QZSS的关注度很高（图11）。但是，在2011年之后，日本国籍申请人的申请件数在减少，与QZSS相关的各国的申请量也呈现出减少趋势。
　　关于减少的原因，报告推测认为，除了与智能电话的卫星定位这一领域的技术日渐成熟相关以外，也与2010年9月发射了第一颗卫星引路号之后，没有发射QZSS的第二颗卫星有关。
　　（2）美国
　　Block II R卫星被发射升空后，1997至2004年间与GPS相关的专利申请件数以及论文发表篇数也随之呈现出了增长的趋势。对Block ⅡR卫星加以改良的Block ⅡRM卫星被发射升空后的2005至2009年间，与GPS相关的专利申请件数以及论文发表篇数也随之呈现出了增加的趋势。但是2010年，旨在寿命增长、处理器高速化以及强化记忆容量的Block ⅡF卫星被发射升空后，与GPS相关的专利申请件数以及论文发表篇数呈现出了减少或横向波动的趋势。
　　报告分析相关申请件数及论文发表篇数的年度变化趋势发现峰值出现在2000年，推测原因如下：①在2000年，取消对民用讯号的干扰，停用了SA（Selective Availability），②2001年，美国开始使用E911（Enhanced 911），发生紧急情况下通过手机来求助的时候，移动电话运营商应自动提供求助者的位置信息。
　　（3）欧洲
　　报告分析指出欧洲专利申请数量在2005至2008年出现波峰。这可能与2005年欧洲发射升空了第一台实验卫星，在2008年又发射了第二台实验卫星有关。
　　（4）中国
　　2010年之后中国专利申请数量和论文发表篇数急剧增加，报告推测原因有以下两点：①2006年2月，国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》；②在2012年，以亚太地域为对象的北斗导航服务正式运行。
　　（5）韩国
　　2010年以后韩国专利申请数量急剧增加，报告认为原因在于，2007年6月韩国发布的《第一个宇宙开发振兴基本计划(2007年-2016年)》。
　　
　　5. 建议
　　报告提出未来日本卫星定位系统专利战略建议：推进准天顶卫星系统中所拥有的高精度定位技术、GNSS技术、利用技术等，以及领先于美国、欧洲、中国、韩国的独有优势技术的专利化和标准化，扩大在亚洲和大洋洲市场份额。
　　日本专利申请人的申请量占比逐年减少。向本国提出的申请量占比非常高，亚洲、大洋洲的申请量比美国和欧洲要少很多。
　　为了加强准天顶系统的独有机能/服务（例如，以灾害通报（灾害·危机管理通报服务）为代表的信息服务）在亚洲、大洋洲市场中的推广，有必要推进将准天顶系统中新搭载的独有信号的国际化标准（包括卫星和地面系）的全球化。
　　针对日本申请人每5年的申请件数的比例变化可以发现，相关申请比例以42.6%→35.1%→28.1%→18.1%的速度持续减少，最近5年已被中国国籍申请人超过，且将被韩国国籍申请人超过。另一方面，美国国籍申请人和欧洲国籍申请人的申请量比例在最近5年才开始减少，此前基本呈现增加或者横向波动的趋势。
　　考虑到利用了包括卫星定位在内的位置信息的服务将会逐渐实现全球化，运用领域也将会继续扩大，日本有必要进一步增加向欧美提出的专利申请比例。
　　此外，对于今后GNSS市场将会不断扩大的亚洲和大洋洲市场，比美国和欧洲晚一步的日本可以通过积极向亚洲和大洋洲市场提出申请，将在准天顶系统中所拥有的独有优势技术进行专利化，从而确保日本在亚洲和大洋洲市场中的竞争优势。