专利角度看春晚上的炫酷科技——无人机

导读：无人机和机器人一起舞蹈恐怕是猴年春晚上最炫酷的一个节目了。本文从专利的角度看一看无人机这个高科技领域的竞争态势。　　　　

　　无人驾驶飞机简称“无人机”（Unmanned Aerial Vehicle，UAV，Drone），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。最早的无人机出现在20世纪早期，当时主要用作靶机，而后在军事应用方面例如隐形、预警、战斗等得到了更为广泛的应用。随着无人机向民用领域的逐步扩展，其大量的应用被逐渐发掘出来，例如消防、能源、地球观测、农林、交通、商业广播、环保、气象、影视航拍等领域。Amazon、Google、DHL、顺丰甚至计划采用无人机进行货物派送。

　　无人机按照飞行平台主要可分为固定翼无人机、多旋翼无人机和无人直升机等三类。无人机按应用性质分为军用级无人机、民用级无人机和消费级无人机。军用级无人机、民用级无人机和消费级无人机无论是技术、造价、性能等各方面均差异巨大，例如目前世界上性能最先进的无人机--全球鹰GlobalHawk，空重3850Kg，航程26000km，续航时间42小时，造价4500～5000万美元，而最小的无人机SKEYEPico，重只有拇指大小，续航时间7～8分钟，售价不足35美元。而消费级无人机通常多采用多旋翼平台。

　　2006-2010年，国内外的消费级无人机公司如雨后春笋般出现。2010年，法国的Parrot公司发布了世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机AR. Drone，大获成功。在AR. Drone的引领下，全球范围内掀起了一股将多旋翼商业化的热潮，多旋翼飞行器进入快速发展期。目前，中国的DJI（大疆创新）、美国的3D Robotics、法国的Parrot成为这一市场的龙头企业。

　　根据美国蒂尔集团（Teal Group）2014年发布的全球无人机市场预测，全球军用和民用无人机销售额将由2015年的64亿美元增至2024年的115亿美元，十年（2015-2024年）市场总额将超过910亿美元。根据产业信息网发布的《2015-2022年中国无人机行业研究及未来前景预测报告》，我国仅电力巡线、石油管道巡检、森林防火、公共安全四个民用领域的需求规模为150-300亿元。可以看出，不管是国内、还是国外，无人机行业都蕴藏着巨大的经济利益。国务院于2015年5月8日公布了《中国制造2025》，其中提到要大力推动重点领域突破发展，其中需要加快大型飞机研制，适时启动宽体客机研制，鼓励国际合作研制重型直升机；推进干支线飞机、直升机、无人机和通用飞机产业化，这为未来无人机产业的发展注入了推动力，无人机产业必将拥有更为广阔的发展前景。

　　下文将从专利角度对我国无人机领域的申请进行梳理，以探求无人机领域专利申请整体情况，为无人机从业者提供一定的信息支撑。

　　二、无人机领域专利申请分析

　　由于专利具有排他性，因此对无人机领域的专利申请进行宏观定量分析，可以反映出该行业的整体发展状况、发展模式，对于判断产业的发展方向、发展阶段以及市场规模等都具有重要的意义。本文分析数据来源于国家知识产权局CNABS摘要数据库。采用关键词辅以相关国际专利分类号IPC进行检索。由于2015年的部分专利申请处于未被公开的状态，导致2015年的专利申请公开量小于实际申请量，在此列出仅是为了保证数据的完整性，而不作为具体分析的依据。

　　1.申请概况

　　无人机领域涉及的专利申请数量总计5458件，其中发明专利申请3152件，实用新型专利申请2064件，外观设计专利申请242件，发明专利申请占比为57.75%，实用新型专利申请占比为37.82%，外观设计专利申请占比为4.43%。目前已经被授予专利权的发明专利申请为604件，授权比例为19.16%，见图1。

　　图1发明、实用新型和外观设计占比

　　图2给出了无人机领域专利申请量年度变化趋势。无人机领域的专利申请在2001年左右开始起步。直至2009年，该领域的专利申请量才有一定幅度上升，之后几年缓慢增长。实际上，我国无人机领域专利申请很早就开始，最早的专利申请于1986年就已经提交，是由中国人民解放军第二炮兵第三研究所提交的用于无人机定高飞行控制的电子数字显示高度的装置。2002年以前，每年的专利申请量都维持在10件以下，同时申请人数量也在10个以下。个别年份，如2000年甚至没有专利申请提交。到了2009年，专利申请量首次突破100件，申请人数量也超过90家，表明该领域的技术研发和专利申请进入较为活跃的时期。2010-2014年的申请量年增长率均在30%以上，其中2014年的增长率为40.77%，申请量跃升至1636件。以上数据也印证了近年来我国无人机行业的快速增长和无人机技术快速突破的现实。

　　图2无人机专利申请年度趋势

　　2.无人机领域IPC技术构成

　　无人机领域专利按照分类号进行统计，排名前十位的IPC如表1所示。可以看到，G05D1/10（陆地、水上、空中或太空中的运载工具的三维的位置或航道的同制）的申请量最高，达到了398件，显示无人机空中飞行的控制仍然是业界重点要解决的技术问题。B64C27/08（有两个或多个旋翼的旋翼机）、B64F1/06（用弹射器的发射装置）和B64D47/08（与飞机配合的照相机布置）位列第2-4位，分别达到了280件、244件和235件，反映出两翼或多翼的旋翼机是无人机产品主要采用的方式，同时无人机的发射、回收成为关注热点，另外可以看出无人机主要用途包括空中拍摄，农业领域等。

　　3.国内主要申请人

　　表2-3给出了无人机领域前十位申请人的整体情况，可以看出，在无人机领域前十位专利申请人中居首位的是北京航空航天大学，其活跃年期最长，在无人机领域的研发投入已经超过了12年，另外申请人为北京航空航天大学，公开号为CN101270993A，发明名称为一种远程高精度自主组合导航定位方法、公开号为CN101122974A，发明名称为基于Voronoi图和蚁群优化算法的无人机航路规划方法均被引用15次，成为我国无人机领域的基础专利。南京航空航天大学和清华大学活跃年期也在7-9年，说明高校是我国无人机领域的主要技术开拓者。国家电网的申请量仅次于北京航空航天大学，其从2010年才开始介入无人机领域，但是发展较快，后来居上。另外发现国家电网的技术优势主要在高压输电线巡检、清除异物等方面。

　　与其他领域如石墨烯领域等动辄全部是高校或大部分属于国外申请人存在明显不同，该领域的申请人多为国内科研院校或民企，其中四家申请人为民企，四家申请人为高校，这其中没有国外申请人，这也从另一方面表明民用消费级无人机尤其是多旋翼无人机准入门槛相对较低。

　　总体来看，无人机领域前10位申请人的专利申请量占总申请量的19.70%，可见该领域的专利申请集中度比较高，并且大部分申请人在2009年以后才进入无人机领域进行专利申请，技术积累时间有限，说明我国无人机行业目前仍处于快速发展阶段。

　　表2国内主要申请人申请量年度分布

　　4.技术来源情况

　　在对申请人国家/地区进行统计后发现，96.37%的专利申请属于国内申请，只有198件约占3.63%的申请来自国外，如美国、法国、日本、韩国、以色列和德国等发达国家/地区，参见图3。而这其中美国的申请79件，占国外申请量的41%，欧洲紧随其后为14%。总体来看，国外无人机生产企业尚未对我国展开大规模专利布局。

　　同时，通过分析也并没有发现国外大型飞机、直升机制造商如波音公司、霍尼韦尔公司、贝尔直升机德事隆公司、欧洲直升机公司、洛克希德·马丁公司、雷神公司、以色列航空工业公司、通用原子公司、泰雷兹集团、空中客车公司以及诺思罗普·格鲁门公司等在中国进行大量专利布局，这或许由于他们担心核心技术、技术秘密被公开或所在政府禁止其向国外申请专利有关。

　　图3国外申请量占比

　　5.申请量地域分布

　　图4 申请量地域分布

　　从图4可以看出，北京、江苏、广东、陕西专利申请量较大，其中北京、江苏和陕西因聚集了大量高校和科研院所，故具有较强的研发能力。而广东制造业发达，生产实践中对无人机技术也多有创新或改进，因此其申请量较多，另外一个原因是大疆创新科技有限公司、深圳一电航空技术有限公司、深圳九星智能航空科技有限公司等数家无人机生产企业均位于深圳市。上述省市无人机专利申请量总和为4108件，占无人机专利申请量的75.27%。

　　6.典型申请人聚焦

　　深圳市大疆创新科技有限公司成立于2006年，致力于专业航拍无人机的研发和生产，客户遍布全球40多个国家，生产的消费级无人机占据了全球消费级无人机约70%的市场份额，主要市场集中在欧美国家，2014年销量高达30亿元人民币。《爸爸去哪儿》、《舌尖上的中国》以及美剧《国土安全》等很多航拍镜头都采用大疆创新的无人机完成。此外，凭借“一种基于GPS/INS智能导航系统的无人机飞行控制器”，荣获2013年度深圳市科技进步奖技术开发类一等奖。另外，美国《时代》杂志发布了2014年度十大科技产品，大疆创新的大疆精灵Phantom2 Vision+位列第三。

　　通过对其专利情况进行分析，大疆创新共有专利及专利申请445件，其中实用新型224件，外观设计89件，发明申请132件，同时大疆创新也有多件PCT申请，并进入美国、加拿大、欧洲、日本、韩国和我国台湾等国家/地区。大疆创新进行专利布局，形成了发明、实用新型和外观设计的组合保护模式。其中涉及无人机主要技术的专利或专利申请共94件，自2008年申请第一件专利，此后几乎每年都有专利申请，呈快速上升趋势，在2014年激增至267件，是2013年申请量的4.6倍，申请趋势见图5。不过，目前大疆创新只有1件发明申请处于授权保护状态，其余大部分发明申请由于申请时间较晚，目前处于实质审查阶段，而实用新型和外观设计基本上均处于授权保护状态。对于大疆创新的IPC构成参见表4。可以看出，其技术关注点多集中于无人机的拍摄或稳定等方面。

　　图5大疆创新申请量年度变化趋势

　　总之，大疆创新无疑是成功的，但从专利角度来看，尚属于起步阶段。如何保护好自身技术，捍卫自己的合法权益，避免仿造假冒则是走在前列的大疆创新应该提前考虑的。如何做好专利挖掘，形成专利布局，特别是海外市场的专利预警等，对于大疆创新而言任重而道远。

　　三、总结

　　随着近年来的发展，无人机已经逐渐走向民用市场，国内大量企业、个人介入该领域中，目前我国无人机主要集中于民用消费领域。虽然无人机专利申请量急剧增长，申请人的数量也在快速增加，同时应用和技术领域得到迅速扩展，但是整体而言依然以研究为主，缺乏核心专利，在关键技术上与国外仍存在一定差距。不过，国外尚未开始在我国进行大规模的专利申请、布局，我国的相关企业应该抓住机遇进一步加强专利申请、布局和应用，同时积极寻求在国外进行专利申请、布局以扩大自己的市场。（作者：卫立现　 马剑峰　 艾变开 作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心材料部）