從專利視角分析北斗衛星導航系統的發展

文/馬賀 謝珊珊

從專利視角分析北斗衛星導航系統的發展

文/馬賀 謝珊珊

北斗衛星導航系統是我國自行研制并擁有自主知識產權的全球衛星導航系統，是我國重點發展的產業，從2000年開始建設北斗衛星導航試驗系統，到2012年建成了覆蓋亞太大部分地區并提供正式運行服務，至2017年完成23顆衛星的發射，并計劃將在2020年左右完成由大約30多顆衛星組成的北斗全球衛星導航系統面向全球提供服務。然而，現有的GPS系統已經壟斷定位行業達幾十年之久，如何在短時間內趕超GPS系統，在行業中站穩腳跟，是北斗衛星導航系統全面發展面臨的首要問題。本文著重分析了全球衛星導航系統所涉及的重要發展分支，從專利視角對比了北斗衛星導航系統和GPS系統在專利申請量方面的覆蓋情況，并在此基礎上為中國北斗衛星導航系統的發展指引方向。

北斗衛星導航系統 全球衛星導航系統 GPS系統 專利

1 前言

九寨溝地震牽動著中國千萬人的心，強震發生后，余震不斷，九寨溝景區內的移動通信設施嚴重受損，震后的救援工作顯得困難重重。然而，遍布于九寨溝景區內的北斗節點定位服務終端持續在線運行，北斗地基增強站利用其無源定位短報文功能，將災區情況及時送達指揮中心，為災區內的救援、應急工作提供強有力的通訊保障，為災區開通了一條綠色的生命通道。

北斗衛星導航系統是中國自主研制的全球衛星導航系統，被視為中國繼高鐵、核電之后的又一張名牌，是繼美國全球定位系統（GPS）、歐盟伽利略衛星導航系統（ Galileo）、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）之后的第四個成熟的衛星導航系統。自2012年底正式運行以來，在交通運輸、災害預警、救援、農業水利等諸多方面都展示出了強大的應用的價值。然而，與已經成功運營幾十年的GPS系統相比，由于其未實現全局組網服務，仍有許多的不足。挖掘中國北斗衛星導航系統的優勢實現彎道超車則顯得至關重要。

2 發展分支

全球衛星導航系統由于其精準的定位功能使其在眾多領域中都有所涉足。下面就幾個主要的應用領域進行分析。

2.1 交通運輸

全球衛星導航系統在交通運輸領域的應用，隨處可見，手機中的衛星導航系統可以對用戶的位置進行精確定位，隨之應運而生的快車服務、物流監控、車輛監管、自動駕駛、船舶導航等快速崛起，搶占各大經濟市場。共享單車時代的到來更是將車輛定位功能與經濟共享模式相結合，創造了巨大的經濟效益。

2.2 農業水利

全球衛星導航系統在農業的種植、監控、管理中得到充分發揮。其中，農業機械自動駕駛、遠程監管、自動灌溉、智能施藥成為了全球衛星導航系統與GIS結合的杰出作品。全面提升了我國農業智能化、自動化的水平。

2.3 災害預測和救援

自然災害的有效預測能夠一定程度的減少災害所帶來的損失。全球衛星導航系統能夠精準的獲取監測山體的位移、地殼的運動、水文氣象等數據，從而能夠提前預警災害的發生。在救援方面，北斗衛星導航系統在九寨溝地震中的作用已經不言而喻，利用無人機參與救援、藥物噴灑等更是北斗衛星導航系統在九寨溝救援中的亮點。

2.4 測繪勘探

全球衛星導航系統在地質勘察、測繪方面的應用為勘探開發產業提供了安全保障，使測繪勘探更加精準、穩定、可靠，產生了良好的經濟效益和社會效益。

2.5 高精度定位

高精度定位在國防安全中，起著重要不可替代的作用。《戰狼2》中，海軍指揮員通過手機定位，導彈精準轟炸地方坦克。因此，自主研發精準的定位系統在國防安全等敏感領域顯得至關重要。

3 從專利視角分析北斗發展

3.1 我國北斗領域的重要申請人

圖1北斗領域中重要申請人申請量的對比圖。

圖1

下面針對申請人的重點技術做具體分析：

國家電網公司，共有108件與北斗導航技術相關的申請，其研究的內容主要是將北斗應用于電站的監測、信息傳輸、應急指揮、信息采集、自診斷、同步等方面。

江蘇艾倍科科技股份有限公司，共有78件與北斗導航技術相關的申請，其研究的內容主要是將北斗應用于生活用品中，注重產品的研發，對交通運輸、災害預測和救援略有研究。

泰斗微電子科技有限公司，共有67件與北斗導航技術相關的申請，其研究的內容主要是衛星信號接收方法、路徑導航、定位、衛星導航授時設備。

星宇芯聯電子科技有限公司，共有31件與北斗導航技術相關的申請，其研究的內容主要是支持多卡的智能終端，救援和預警系統。

成都林海電子有限責任公司，共有29件與北斗導航技術相關的申請，其研究的內容主要是北斗移動通信終端的信息傳輸、測試、監測系統。

北斗星通導航技術有限公司，共有23件與北斗導航技術相關的申請，其研究的內容主要是信息的發送、接收、無源定位精度等。

可見，我國在北斗發展方面，匯聚了眾多不同行業的申請人，試圖將北斗應用于自身的領域和產品研發中，中國還有很多致力于北斗事業的申請人，更多的研究和應用也將助力北斗發展。

3.2 我國北斗發展的時間軸

近十年，我國北斗專利申請量隨時間的發展情況，如表1所示。

表1

圖2是我國北斗專利申請量的時間軸。

圖2

由此可見，我國的北斗事業從無到有、再到現在的蓬勃發展，其發展速度非常快，專利的申請量逐年不斷增長，特別是2014-2015年，專利的申請量呈現跨越式發展。在政府相關部門的推動下，在大力推動北斗民用的政策下，北斗衛星導航系統的發展會取得越來越大的成就，應用領域也會越來越廣泛。

通過上面的分析，北斗在我國已經得到了越來越多的關注，也得到了繁榮的發展，那么，橫行定位市場幾十年的GPS系統會阻礙北斗的發展嗎，面對GPS系統的威脅，北斗發展又將會何去何從？

3.3 GPS系統和北斗的較量

北斗衛星導航系統和GPS系統雖同為全球四大衛星導航系統，但GPS系統和格洛納斯已經壟斷導航領域幾十年，在很多領域的發展已經較為成熟，北斗衛星導航系統雖然誕生較晚，但在國家相關部門和政策的推動下，也以燎原之勢迅速成長。下面就專利申請量方面對北斗衛星導航系統和GPS系統進行深入分析，如表2所示。

可見，在交通運輸、農業水利、測繪勘探領域，GPS系統已經搶占了先機。北斗衛星導航系統如果跟在GPS系統后面跑，則很難得到超越。但從表中的數據，我們也可以看到，在災害預測和救援和高精度定位領域，GPS系統也剛剛涉足。在數據傳輸領域，北斗短報文是相比于GPS系統所獨有的特色，在小數據量傳輸并無傳統移動網絡覆蓋的區域具有天然獨到的優勢。而且，災害預測和救援關系著我們的民生，特別是北斗衛星導航系統在九寨溝救援中的出色的通訊能力，也讓我們對北斗在災害救援方面有了更多的信心。而高精度定位無論是在民用還是在軍事領域，都發揮了巨大的作用，全新的自動化技術將帶領我國的農業走向智能化時期，高精度定位更為我們的國防安全提供了保障。

4 結語

北斗衛星導航系統發展勢頭迅猛，我國北斗事業從技術能力、服務水平和應用范圍等方面都有了較大發展，然而，在與GPS系統的角逐中，要想贏得最終的勝利并實現彎道超車，還要抓重點領域，重點突破。我國專利制度越來越完善，在我國專利事業萬眾創新的旗幟下，北斗事業的發展會越來越好。

[1]吳海玲,高麗峰,汪陶勝,李作虎.北斗衛星導航系統發展與應用[J].導航定位學報,2015,6,3(02):1-6.

[2]朱為建.基于北斗的交通物流運輸系統研究[J].企業科技與發展,2016,5,10:19-21.

[3]馮濤,沈兵,李晶,張炳琪.交通運輸行業北斗應用的進展[J].衛星應用,2014,4,4:52-54.

[4]朱懷汝,張新盈.北斗衛星導航系統在河南精準農業中的應用探討[J].全球定位系統,2017,6,42(03):94-98.

[5]曹陽威.基于北斗和物聯網的滑坡監測系統關鍵技術研究[D].華北科技學院,2016,6.

[6]倪靜,周延利,宋勇等.北斗衛星導航系統在石油勘探中的應用探討[J].物探裝備,2016,6,3:199-203.

[7]胡婭莉.北斗高精度定位技術的運用實踐研究[J].電腦知識與技術,2016,11,12(33):214-222.

作者單位國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心湖北省武漢市 430070