從專利視角看全球物聯網無線射頻識別技術的發展

青島市科學技術信息研究所 張卓群 肖 強 徐文亭 王春莉 何 歡

從專利視角看全球物聯網無線射頻識別技術的發展

青島市科學技術信息研究所 張卓群 肖 強 徐文亭 王春莉 何 歡

無線射頻識別是物聯網的關鍵技術之一。本文使用該技術全球專利數據，以統計學結合文本聚類等研究方法，通過專利總體發展趨勢、競爭國家、競爭機構、技術領域、重點技術等多角度分析，揭示了該技術在全球及我國的發展與競爭態勢，并得出相關結論。

無線射頻識別；專利分析；競爭國家；競爭機構；技術領域；重點技術

1.引言

無線射頻識別（RFID，Radio Frequency Idenficaon）在物聯網關鍵技術中居于首位[1]，是一種非接觸式自動識別技術，由標簽、讀寫器、天線組成，通過射頻信號快速自動識別各種狀態或環境下的物體，讀寫相關數據并進行管理，過程中無需人工干預。

目前全球RFID競爭日益激烈，我國在技術與產業上處于發展階段，RFID芯片以進口為主，讀寫器主要是組裝，中間件開發嚴重不足，缺乏統一標準。如何突破這些瓶頸，對我國物聯網產業發展及在全球的地位至關重要。

全球RFID的發展情況集中體現于專利文獻中。本文擬從專利視角分析全球RFID技術發展路線、競爭格局、未來趨勢，揭示研發熱點，識別主要競爭國家、研發機構的創新情況與特點，尋找我國的正確發展路徑，為自主創新、產業規劃提供參考。

2.研究方法與數據來源

本研究以專利分析方法，對來自專利文獻的大量信息加工組合，以統計學手段使其具有縱覽全局及預測的功能，上升為有價值的情報[2]。數據源自法國QUESTEL_ORBIT系統，該系統提供多語種混合檢索和在線分析功能。經查詢技術文獻，確定關鍵詞為：射頻識別、射頻標識、電子標簽、射頻標簽、RFID、

RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION、RF IDENTIFICATION。檢索式：(射頻識別 OR 射頻標識 OR 電子標簽 OR 射頻標簽 OR

RFID OR (RADIO w FREQUENCY w IDENTIFICATION) OR (RF w IDEN

TIFICATION))，檢索到41407個專利族，時間至2015年12月。

3.全球RFID專利分析

3.1 總體趨勢

圖1為全球RFID歷年專利數量，兩列柱分別代表申請量和公開量（由于專利申請延遲公開，近3年數據不全）。可看出RFID技術經歷了四個發展階段：

3.1.1 緩慢發展（1987-2002年）。15年間，該技術從無到有，經過測試后進入早期商業應用，專利產出較少。

3.1.2 迅猛增長（2003-2007年）。此期間RFID研發熱度急劇上升，每年從不足800件到超過3500件。產品種類更加豐富，成本下降，行業應用規模擴大。

3.1.3 短暫下降（2008-2009年）。專利申請短暫下滑，為技術研發遇到障礙或國際金融危機所致。

3.1.4 復蘇上升（2010至今）。專利申請恢復并迅速上揚，技術不斷成熟，向應用領域擴散。

圖1 世界RFID專利技術發展總體趨勢

3.2 競爭分析

3．2．1 競爭國家分析

通過國家（地區）在某一領域的專利優先權數量，可比較各國技術創新實力。圖2顯示美國是RFID競爭力最強的國家，達8271件；韓國、中國列二、三位，均為5000余件；日本第四，4800余件，這四國屬第一梯隊；德國、中國臺灣、英國、法國為第二梯隊；其余國家為第三梯隊。

從公開國（地區）專利數量可了解技術流動方向，即市場布局。圖2表明美國是全球RFID最大技術競爭市場；中國為全球第二大市場；其次是日本、韓國。從世界范圍看，亞洲、北美、歐洲為主要區域。

圖2 全球RFID國家創新實力比較與市場布局

從圖3又可看出，美國早在上世紀80年代末就開始研發RFID，擁有該領域基礎專利，是全球技術主導者；日本是技術跟隨者；韓國起步時間晚于日本，專利量持續暴漲數年后下滑，是典型的技術應用者；中國與韓國類似，但時間晚幾年，是技術應用跟隨者。

3．3．2 競爭機構分析

3.2.2.1 主要研發機構

表1為全球前30家RFID專利研發機構。日本13家，機構數量和專利擁有量明顯占優，以大公司帶動技術創新；其次是美國，7家公司；韓國5家，以國家科學技術研究院主導創新，輔以幾大龍頭企業，政府色彩明顯；歐洲有4家跨國大公司；中國臺灣財團法人工研院進入全球RFID競爭前列，中國大陸沒有機構入列。

圖3 主要競爭國家RFID技術發展情況

表1 全球主要RFID研發機構綜合統計

3.2.2.2 機構創新能力比較

專利引用（自引、他引）情況可反映研發機構的創新能力。自引是自主技術的衍生，他引則是借鑒外來技術。全球RFID專利引用網絡表明，美國公司自引率高，自主創新力突出；亞洲、歐洲公司他引率高，自主創新比重相對較低。

3.2.2.3 核心競爭機構

各研發機構間的專利引證關系可顯示出核心競爭機構。全球RFID專利形成以美國IBM、ROUND ROCK RESEARCH、易騰邁公司為核心的引證網絡，表明這三家公司是RFID技術源頭和行業領軍者。亞洲、歐洲機構遠離核心地帶，是在核心技術上的二次創新或應用性研發。

3．2．3 技術領域分析

3.2.3.1 全球RFID專利IPC分類及趨勢

本文采用國際專利分類法（IPC）分析RFID專利涵蓋的技術領域，并結合年份變化反映RFID技術發展與熱點演化。結果是在130多個IPC小類中，G06K（技術內容見表2）出現最早、申請量最大，是RFID核心領域，仍在增長中；出現較早的G06F、G06Q，前者近年來呈減弱態勢，表明已趨向成熟；后者呈逐年增長，向各應用領域擴散。G08B、H04B在一個集中高峰后迅速回落，研發熱度期已過；H01Q、H04L則一直平穩發展；H04Q經過一個高峰后迅速消失，關鍵技術已經解決；G07C是近年來迅速增長的應用領域。

表2 RFID專利主要國際專利分類（前10）

3.3.3.2 中國RFID專利IPC分析

分析中國RFID專利布局對指導我國RFID產業發展具有現實意義。目前在我國申請公開的RFID專利已超過1萬件。近幾年我國的國家電網公司、深圳遠望谷、中興通訊、北京物資大學等專利數量已超過國外產業巨頭，但多為實用新型專利，專利中30%以上是國內機構的此類專利，國外大公司申請專利已經很少，可認為已經完成了在我國的專利布控。

由于在無線電電子信息領域基礎落后，我國研發機構一直未能掌握RFID核心技術，受制于人，只能做應用性研發。為了扭轉被動局面，有必要研究國外機構在我國的專利部署，避其鋒芒，發現技術空白區，加緊部署自主專利，形成本土優勢，確保我國RFID產業健康發展。目前看我國RFID幾大主力機構的研發主要集中于G06K、G06Q、H01Q、G08B等少數領域，在其他領域中則少有專利布局，國外公司也未進入，是我國機構應加緊探索突破的方向。

3．3．4 重點技術分析

應用文本挖掘方法對RFID專利文本中的技術主題詞進行抽取、同（近）義詞合并、統計排序，實現技術聚類，依詞頻篩選出重點技術；不同技術主題詞的共現率體現了技術間的關聯度，對識別技術流向和遷移路徑等有重要參考價值。

3.3.4.1 重點技術主題

專利文本聚類得到26項RFID重點技術，歸為11大類，見表3。其中前三類占專利總量的70%以上，為RFID關鍵技術。

3.3.4.2 重點技術關聯度

因RFID專利涉及技術眾多，本研究主要分析了三大關鍵技術之間、系統集成技術與其他技術之間的關聯，結果顯示：

三大關鍵技術之間，標簽、讀寫器交叉明顯，關聯度最高；其次是標簽、讀寫器、天線之間；標簽、天線關聯度居中；讀寫器、天線之間及單一技術占比都比較低。

系統集成技術與標簽/讀寫器的關聯度最高；其次是與標簽/讀寫器/天線、標簽/天線、標簽、讀寫器、天線。

表3 RFID專利重點技術主題

4.結論

經分析全球RFID技術專利，可得出如下結論：

4.1 無線射頻識別技術（RFID）從出現至今近30年期間，經過緩慢發展、迅猛增長、短暫下降、復蘇上升四個階段，目前仍處于技術發展期。

4.2 美國是全球RFID技術競爭力最強的國家、產業主導者，掌握核心技術；日本是技術跟隨者；韓國是技術應用者；中國是技術應用的跟隨者。亞洲、北美、歐洲為主要競爭市場。

4.3 全球主要的RFID研發機構，日本在數量上占優，以大公司為主；其次是美國；韓國以國家科學技術研究院主導創新，輔以幾大龍頭企業，政府色彩明顯；歐洲機構主要是跨國公司；中國臺灣財團法人工研院有較強競爭力，全球主要研發機構中無中國大陸機構。

4.4 美國公司創新能力突出，IBM、ROUND ROCK RESEARCH、易騰邁三大公司為全球RFID技術源頭；亞洲、歐洲機構主要是跟隨美國，在其基礎技術上進行創新或應用性研發。

4.5 全球RFID專利IPC主要集中于G06K，為研發集聚點，一直處于增長之中；其次為G08B、H04B、G06F、G06Q、H04B、H01Q、H04L、G07C等；標簽、讀寫器、天線為RFID關鍵技術，其中標簽、讀寫器關聯明顯；系統集成技術與標簽/讀寫器的關聯最強。

4.6 我國在RFID領域未掌握核心技術，公開專利數量迅速超過國外專利，但絕大部分為實用新型，集中布局于G06K、G06Q、H01Q、G08B等少數領域，國外大公司已完成在中國的專利布控，基本上不再申請專利。我國研發機構應在國外未進入的領域尋求發展空間。

[1]趙海霞．物聯網關鍵技術分析與發展探討[J]．中國西部科技,2010,14:25-26+43．

[2]百度百科．專利情報分析[EB/0L]http://baike．baidu．com/ link?url=．