智能電視操作系統全球專利分析

周文鵬，管　泉，藍　潔

(青島市科學技術信息研究所，山東　青島　266003)

智能電視操作系統全球專利分析

周文鵬，管泉，藍潔

(青島市科學技術信息研究所，山東青島266003)

摘要:通過對智能電視操作系統相關專利進行檢索，研究分析了智能電視操作系統總體技術發展趨勢、專利布局、專利技術國家分布，重點對全球主要創新機構及創新人才進行介紹，特別是主要專利權人三星、LG的專利情況，進而得到全球主要智能電視操作系統應用情況及發展趨勢的結論，以期對我國相關企業了解主要競爭對手專利情況、明確研發方向提供依據和參考。

關鍵詞:智能電視；操作系統；專利分析

智能電視操作系統是管理智能電視硬件資源，控制其他程序運行并為用戶提供交互操作界面的系統軟件集合，是智能電視的關鍵組成部分，主要任務是負責管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本任務。

智能電視軟件系統組成框架如圖1所示。操作系統通過加載本地庫及驅動等獲取外部設備，并支持手勢控制、語音控制、人臉識別，同時對于遙控器等還需通過數據傳輸的協議和Android系統框架獲取數據。Android[1]通過建立手勢庫，在應用中加載手勢庫文件實現手勢識別。通過谷歌語音API和腳本實現語音識別。通過人臉識別底層算法代碼及調用API函數實現人臉識別。Android Framework提供Android開發模式和所需組件，包括服務和API接口。

1智能電視操作系統分類及技術分支

目前在智能電視上已應用或正在開發的操作系統包括Android、Tizen、FirefoxOS、WebOS、iOS、Windows、Ubuntu[2]，以及國內的NGB TVOS[3-4]，STV OS[5]，COS系統。智能電視操作系統分類及應用情況[6]如表1所示。

世界主要的電視廠商大多采用以Android系統為基礎定制開發的系統。三星正聯合英特爾研究Tizen系統，已推出搭載Tizen系統的智能手機。松下和TCL正在研究FirefoxOS，并已推出智能電視產品。LG在2014年發布搭載WebOS系統的智能電視。NGB TVOS，STV OS，COS系統是國內正在研究開發的智能電視操作系統，目前已取得階段性成果。

表1操作系統分類及應用情況

操作系統主要技術分支應用廠商國外Android啟動存儲管理中間件窗口管理節能三星、LG、索尼、海信、海爾、TCL、聯想、小米、樂視等Tizen內核層應用層核心層三星陸續推出基于Tizen系統的各類產品FirefoxOSHTML5松下、TCLWebOSHTML5LGiOS啟動窗口管理AppleTV機頂盒Windows啟動窗口管理TCLUbuntuHTML5—國內NGBTVOS基于Linux的系統架構—STVOS—TCLCOS基于Linux的系統架構上海聯彤推出機頂盒產品

2全球專利分析

2.1數據來源

使用關鍵詞結合國際專利分類體系(IPC)，通過檢索Thomson Innovation專利系統中的DWPI和DPCI數據庫，對1995—2014年期間智能電視操作系統全球專利數據進行檢索，數據統計截止日期為2014年4月10日，經數據清洗后得到3 430項專利家族。

使用國家知識產權局PIAS專利信息分析系統，對1995—2013年期間智能電視操作系統的中國專利數據進行檢索，數據統計截止日期為2014年4月10日，經數據清洗后得到1 983件專利。

2.2總體發展情況

從圖1可以看出，1995—2006年是智能電視技術的研究與儲備期，涉及操作系統的專利申請量較少；2007—2010年申請量出現較大增長，伴隨著2011年智能電視產品的推出，各技術分支不斷革新改進，2011—2013年專利申請量穩步增長。

圖1　智能電視操作系統專利申請年度分布

2.3專利布局

從全球專利布局(圖2)來看，在美國申請并獲得授權的專利數量最多，之后是日本、中國。結合產業及市場因素分析，各主要電視廠商對美國市場非常重視，而且美國企業在軟件開發方面技術力量較強，但美國缺乏大型的電視制造廠商，日韓及中國企業憑借較強的電視整機制造能力以及對Android系統的二次開發推出智能電視產品，在全球主要市場推廣產品及應用。

圖2　操作系統全球專利布局

2.4專利權人情況

2.4.1全球專利權人TOP20

表2是全球操作系統專利數量位于前20的專利權人，按專利產出數量可劃分為4個梯隊：第一梯隊是韓國三星、LG，尤其是在2010—2013年研發活動非?；钴S，專利主要涉及對操作系統的優化改進，注重用戶體驗，已推出多款智能電視產品；第二梯隊是日本索尼、松下、夏普、東芝，日本企業近幾年在電視領域的市場份額不及韓國企業，但也開展了操作系統的研究，主要是針對Android系統的二次開發；第三梯隊中美國微軟、谷歌是著名的軟件企業，中國康佳、荷蘭飛利浦是傳統的電視廠商；第四梯隊是中國創維、中山大學、海信、長虹、TCL，日本日立、三菱、三洋、NEC，韓國大宇。

2.4.2國內專利權人TOP10

綜合表2、表3，全球智能電視操作系統領域的研究機構中，韓國、日本在創新機構和專利總量上都明顯多于其他國家，以三星、LG、索尼、松下等多個大企業帶動技術創新；美國主要創新機構是微軟、谷歌等公司，專利數量較少，表明微軟、谷歌等軟件企業仍以PC機、智能手機操作系統為主，尚未將重要研發力量投入到智能電視領域；歐洲創新機構專利數量較多的只有飛利浦公司，反映出歐洲電視廠商的整體實力不如亞洲。我國創新機構以傳統電視廠商為主，屬于以產品需求為導向的研發，主要是針對Android系統的二次開發，國內正在進行開發的智能電視操作系統NGB TVOS、STV OS、COS系統尚未有專利申請，表明我國在智能電視操作系統領域的創新能力尚需大幅提高。

表2操作系統全球排名前20專利權人情況

排序國家專利權人專利數量/項1韓國三星1142韓國LG953日本索尼854日本松下805日本夏普756日本東芝637美國微軟378中國康佳389美國谷歌3410荷蘭飛利浦3111中國創維2712日本日立2713日本三菱2514日本三洋2315中國中山大學2216中國海信2117中國長虹1918韓國大宇1919日本NEC1820中國TCL16

表3操作系統國內專利權人分布情況件

排序專利權人專利數量1康佳382創維273中山大學224海信215長虹196TCL167同洲電子158奇虎149冠捷810樂視7

2.4.3主要專利權人分析

表4顯示了全球排名前五涉及智能電視操作系統的專利權人專利申請數量年度分布情況，包括LG、三星、索尼、松下和夏普，這些企業是世界著名的家電制造廠商。在2006—2014年，三星與LG在五大企業專利申請總量中占比超過50%，表明研發活動非?；钴S。而著名操作系統開發商如微軟、谷歌、蘋果等只有較少的專利申請，主要原因是這些公司的操作系統專利主要是針對PC機、移動終端，并沒有重點針對電視，而本部分專利在檢索過程中已將其限制在電視中的應用，因此專利數量相對較少。下面重點分析三星、LG在智能電視操作系統領域的專利情況。

表4主要專利權人專利申請數量年度分布情況項

年份企業LG松下索尼三星夏普200064———200124—2—200215—1—20031310—122004467—42005610—342006131379220076151223920089551217200915—1271220105—514920115—119520126—136620135—88520141—661

1)三星

通過對專利文獻中的技術主題詞進行抽取、篩選、合并、排序等處理，可知三星申請的專利涉及程序管理、初始化、啟動、電源管理、軟件更新、軟件下載、存儲管理、中間件、窗口管理。

(1)時間分布

圖3為三星在操作系統領域的專利申請情況，可看出三星在操作系統領域的技術創新分為四個階段：

緩慢發展階段(1995—2005年)，這期間的專利不是嚴格意義上的智能電視操作系統，只涉及電視的用戶操作界面、系統初始化等，產出較少，發展緩慢。

圖3　三星專利時間分布

迅速增長階段(2006—2007年)，此期間電視應用程序控制、用戶界面操作日趨受到重視，專利產出處于高速發展期，存儲、系統更新等分類更加細化，應用不斷擴大。

下降階段(2008—2009年)，專利產出較2007年出現下滑，但總體數量仍然較多。

平緩發展階段(2010—2013年)，真正意義上的智能電視在2010年后出現，但在產業應用過程中遇到某些技術瓶頸有待突破。

(2)專利布局

圖4顯示了三星在美國、歐洲、中國、韓國、日本、加拿大申請并獲得授權的專利數量。其中在美國最多，歐洲次之，日本、加拿大最少。三星是基于Android系統進行的二次開發，但涉及Android的專利數量較少。三星在美國的申請量最多，綜合產業、市場信息表明三星正聯手谷歌對抗蘋果，并對美國市場非常重視。三星在韓國國內的專利申請量并不多，聯合產業與市場信息分析，三星的主要競爭對手LG在韓國國內的專利數量較多，而三星更加重視專利的全球布局。

圖4　三星全球專利布局

(3)研發方向

三星在操作系統領域多個方面進行了布局，包括程序管理、初始化、啟動、電源管理、軟件更新、存儲管理、中間件、窗口管理。通過對重點專利進行標引分析可知：在界面方面，采用圖形用戶界面提高用戶體驗是研發重點；在中間件方面，顯示用戶操作界面及接收信息流是研發重點；在存儲管理方面，存儲器管理及數據存儲是研發重點；在更新方面，軟件更新、音視頻訪問是研發重點；在電源管理方面，設備功耗顯示、電源管理方法是研發重點；在啟動方面，開機方法、設備控制方法是研發重點；在初始化方面同步數據接收、自適應均衡器操作、串行通信方法是研發重點；在程序管理方面，顯示裝置控制方法、電子裝置的自診斷功能、柔性顯示裝置的控制方法是研發重點。

從專利申請數量看，三星在操作系統領域將主要的研發力量集中在程序管理、啟動、系統更新以及界面管理(見圖5)。從專利涉及的技術點分析，三星更加重視對電視系統的操作過程控制。

圖5　主要技術分支專利數量

程序管理、窗口管理分支是三星的重要研發方向，這兩個分支申請并獲得授權的專利較多。隨著2014年自主研發的Tizen操作系統的發布，三星將逐步擺脫對Android系統的依賴，并結合自身硬件產品的研發優勢打造全產業鏈自主研發體系。

2)LG

通過對專利文獻中的技術主題詞進行抽取、篩選、合并、排序等處理分析可知，LG申請的專利涉及程序管理、初始化、啟動、電源管理、軟件更新、軟件下載、存儲管理、中間件、界面管理、虛擬機。

圖6顯示了在2003—2009年間，LG專利申請數量較多，處于研發活躍期，因為這期間主要競爭對手三星正積極采取技術、市場等手段搶占市場份額，LG必然要有相應的措施來應對，進行有效的專利布局是重要的手段。

圖6　LG專利申請時間分布

圖7顯示了LG在韓國、美國、世界專利組織、中國、歐洲申請并獲得授權的專利數量。其中在韓國最多，美國次之。與三星在韓國國內的專利申請量較少不同，LG在韓國申請大量的專利，綜合產業與市場信息分析，LG更加重視專利在韓國國內的保護。

圖7　LG全球專利布局

從專利申請數量看(見圖8)，LG在操作系統領域將主要的研發力量集中在程序及系統更新、程序管理、界面管理以及啟動與初始化。從專利涉及的技術點分析，LG更加重視對電視系統的升級操作。

圖8　主要技術分支專利數量

3結語

目前，在智能電視領域應用的操作系統主要包括Android、WebOS、FirefoxOS等。Android系統是目前應用范圍最廣的智能電視操作系統，全球電視廠商推出的智能電視產品主要是搭載基于Android系統進行二次開發的操作系統。全球操作系統領域研發力量最強的企業是韓國三星、LG，三星正與英特爾聯合開發Tizen系統，而LG正逐步將研發重點轉向WebOS系統，Tizen系統與WebOS系統正試圖撼動Android系統的統治地位，但前景仍不明朗。國內針對智能電視操作系統的研究，主要是NGB TVOS系統、STV OS系統、COS系統的研發，各系統的開發均已取得階段性成果，但尚未實際應用，目前國內應用的主要操作系統仍是基于Android系統的二次開發及功能改進。

智能電視未來發展趨勢是成為家庭媒體應用中心，對操作系統提出了更高的要求。通過各種家庭組網技術和互聯互通協議，智能電視能夠與其他媒體設備相互連接并共享媒體內容，組建成數字家庭網絡，使用戶能夠通過智能電視，直接獲得所有設備提供的各種媒體服務。比如三星推出的智能中心，用戶可以通過智能電視提供的全項搜索功能，方便在電視、計算機、移動設備，以及互聯網視頻點播服務中搜索和觀看所需的內容，這使得智能電視的網絡環境具有較強的異構性，網絡狀態較為復雜，要求智能電視操作系統具有較強的網絡服務能力。操作系統的未來發展將具備更好的系統服務能力、程序功能更加豐富，以提升用戶體驗水平。

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周文鵬(1981— )，碩士，工程師，主要從事科技信息研究，專利分析工作；

管泉(1962— )，高工，主要從事科技戰略研究工作；

藍潔(1964— )，女，高工，主要從事科技戰略研究、科技規劃制定工作。

責任編輯：許盈

Analysis on global patents of smart TV operating system

ZHOU Wenpeng, GUAN Quan, LAN Jie

(QingdaoInstituteofScientific&Technicallnformation,ShandongQingdao266003,China)

Abstract:Through the smart TV operating system related patent retrieval, study and analysis the smart TV operating system overall technology development trend, patent distribution, patent technology national distribution, focusing on the world's major innovation mechanism and introduces the innovative talents, especially the main patent holder of patent situation of Samsung, LG, and obtain the world’s major smart TV operating system, application situation and development trend of conclusion in order to know about the related enterprises main rival patent situation, the clear development direction to provide the basis and the reference.

Key words:smart TV; operating system; patent analysis

中圖分類號:TN949.2

文獻標志碼:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.02.002

基金項目：青島市2013年度專利分析研究專項(2013Z-08)

作者簡介：

收稿日期：2015-09-12

文獻引用格式：周文鵬，管泉，藍潔. 智能電視操作系統全球專利分析[J].電視技術，2016，40(2)：8-12.

ZHOU W P，GUAN Q，LAN J. Analysis on global patents of smart TV operating system[J].Video engineering，2016，40(2)：8-12.