基于专利数据的RFID技术趋势分析

李彬 陈攀

[摘要]随着RFID技术的快速发展和在图书馆的广泛应用，其对图书馆的影响日益深刻。本文通过将RFID相关技术分类聚类，对国内RFID技术的专利数据进行比对，分析和研究了RFID技术的集中度、技术发展方向、潜在技术发展点，试图建立起RFID技术在不同发展方向上的生长周期模型，为图书馆进行RFID技术研究以及进一步应用提供支持和参考。

〔关键词〕RFID；专利分析；本体；Logistic

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１１．０７．０１９

〔中图分类号〕Ｇ２５５.５３ 〔文献标识码〕Ａ 〔文章编号〕１００８－０８２１（２０１１）０７－００８１－０４

Patent Data Analysis for RFID Technology ForecastingLi Bin Chen Pan

（The National Library，Beijing 100081，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕RFID is one of the new technologies applied in library,and it has been widely implemented recent years.In this research,RFID technology was divided into five different clusters by RFID ontology,and the different development trends of clusters were explored by the patent data from CNIPR.The Growth curves of clusters were also explored for the further RFID technology research and develop in library.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕RFID;patent analysis;ontology;Logistic

随着近年来大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，无线射频识别(RFID)技术以其能够自动识别物品并获取相关数据而被广泛应用于国民经济和社会发展的各个方面，显示出巨大的发展潜力与应用空间［１］。据《中国RFID与物联网2009年度发展报告》显示，2009年我国射频识别技术（RFID）市场规模已达85.1亿元，居全球第三位，仅次于英国、美国，预计在2010年将达到120亿元。随着技术的发展与市场的成熟，RFID技术被广泛应用于交通、安防、物流、零售、电力、金融、环保、医疗等各个行业。与此同时，RFID技术在图书馆的应用范围也得到了显著的提高。目前已在国家图书馆、深圳市图书馆、上海市图书馆、杭州图书馆等公共图书馆以及集美大学图书馆、汕头大学图书馆等各高校图书馆得到成功应用,另有一大批国内图书馆正在试验规划中。

专利作为技术信息最有效的载体，能够给专利权人一定区域、一定时间的独占权，保证了技术内容翔实准确。因此，通过对专利技术数据的分析，能够客观的反映出技术分布态势和技术发展方向，从而对新技术的研发和发展方向做出准确的判断［２］。本文通过将RFID相关专利使用“本体”技术进行分类聚类，对国内RFID相关技术的专利数据进行比对，分析和研究了RFID相关技术的集中度、技术发展方向、潜在技术发展点，试图建立起RFID技术在不同发展方向上的生长周期模型，为图书馆进行RFID技术的研发以及进一步应用提供支持和参考。

１ 专利检索与分析方法

本文进行分析的数据全部来源于中国知识产权网（China Intellectual Property Net），通过“CNIPR中外专利数据库服务平台”检索RFID技术相关关键词，获得专利数据。同时将得到的专利分类数据通过相关系数进行聚类，分别建立Logistic生命周期模型。

１.１ RFID本体（RFID Ontology）分析

在对RFID技术相关专利进行检索时，为保证检索结果的可靠性，必须全面了解RFID技术的研究、应用等各个领域，检索用关键词必须专业、准确。因此在确定关键词进行检索时，首先需要对RFID本体（RFID Ontology）进行分析。RFID本体（RFID Ontology）作为RFID研究领域一种特殊类型的术语集或词表，提供了RFID概念化的详细说明，定义了RFID这一领域内的专业词汇以及他们之间的关系，为不同研究方向、不同研究领域的研究人员之间的交流提供了统一的认识。

本文使用的是Stefan Pitzek在2005年提出的“RFID technology ontology tree”［３］并在此基础上进行了优化，定义了RFID相关技术的17个分类、29个子类等46个概念（图１），基本涵盖了RFID技术涉及的所有研究和应用领域。图１ RFID技术本体示意图

１.２ RFID专利数据检索

为全面获取国内RFID相关技术专利的公开信息，在“CNIPR中外专利数据库服务平台”中对专利摘要进行全文检索，关键词为“RFID or 无线射频”，得到了国内RFID技术专利的发布时间、专利技术分类构成等数据；为获取RFID相关技术不同研究方向的专利公开信息，以RFID本体中定义的46个概念作为关键词，分17个类别分别对专利摘要进行全文检索，得到了国内RFID技术17个不同研究方向上的专利数量、发布时间等数据。

２０１１年７月第３１卷第７期基于专利数据的RFID技术趋势分析Ｊｕｌｙ，２０１１Ｖｏｌ.１.３ RFID专利信息分类聚类

RFID专利信息分类聚类是指由于RFID技术中某一类技术的研究发展会导致其他一种或几种相关的RFID技术研究发生变化，尽管这些技术在RFID本体中分属于不同类别，却在RFID技术的发展过程中相互关联，相互影响，具有一定的相关性，因此需要对RFID本体中不同技术分类之间的相关性进行分析，分别聚类。对不同技术相关性进行分析的相关系数R璱j通过使用Matlab计算求得。

计算方程为：

１.４ Logistic生命周期模型

生命周期理论是最常被采用的技术分析基础理论，其理论认为一项技术从开始出现到广泛应用并最后消失主要分为4个阶段：导入期、成长期、成熟期和衰退期［４］。按照这个理论，RFID专利技术有技术引入期、技术发展期、技术成熟期和技术淘汰期4个阶段，即RFID专利的技术生命周期。其常用的数学模型包括对称型的logistic数学模型和非对称型的Gompertz数学模型2种［５］。本文采用最常见的Logistic生命周期模型，相关常数通过Origin采用非线性拟合求得：

２ 结果与讨论

中国知识产权网（CNIPR）由国家知识产权局在1999年6月创建，率先实现了互联网上中国专利文献（按法定公开日）定期公开、检索、阅读和下载。通过CNIPR中外专利数据库服务平台，可以对RFID技术相关专利的名称、专利号、分类号、申请人、申请日、公开日、摘要等信息进行全文检索，对检索结果进行总体趋势、专利区域分布、申请人构成、专利技术关联度（PCT）等统计分析。

２.１ 国内RFID技术专利整体分析

以关键词“RFID or 无线射频”对专利摘要进行全文检索，截止2011年3月7日共公布国内RFID技术专利3943条，由湖南省衡阳市专利事务所在1994年3月第一次提出相关专利申请，1995年4月进行公布。如图２所示，1995年至2005年10年间，国内RFID技术发展相对缓慢，共公布专利240条，处于RFID技术引入期；2006年至今呈指数高速发展，仅2006年1年即公布专利271条超过过往10年全部专利公开数量，2010年1年专利公布达到1 134条，国内RFID技术整体处于技术发展期。在此期间，RFID技术研发及应用将会快速发展，实现大规模应用，图书馆也将深受其影响并发生深刻变化。

将近16年RFID专利数据进行非线性拟合，建立Logistic模型ｙ＝６０４１.７０３３５１＋３８８３１.４８２ｅ－０.６８７５ｘ，R2=0.9988，预计在2022年左右RFID技术专利公开数量将达到最大值6 037条，RFID技术发展进入技术成熟期。图２ 国内RFID技术专利整体发展趋势（截止2010年底）

２.２ RFID技术分类聚类

以RFID本体中定义的46个概念为关键词，分17大类进行分别对专利摘要进行全文检索；对某一大类的检索结果以其他16大类的概念做关键词进行二次检索，建立矩阵（表１）。表１ 不同RFID专利分类相关矩阵

类目类别1类别2类别3类别4类别5类别6…类别12 1311 42028151 15995…类别21 4202 58633101 25884…类别32833410253…类别41510025123…类别51 159125825122 06785………………………

根据表１矩阵内容，求得不同关键词之间的相关系数为：表２ 不同RFID专利分类间的相关系数

类别类别1类别2类别3类别4类别5类别6…类别110.87250.60260.43610.84030.568…类别20.872510.61080.36690.82070.5273…类别30.60260.610810.07220.56640.2697…类别40.43610.36690.072210.42770.1997…类别50.84030.82070.56640.427710.5497………………………

根据不同类别之间的相关系数将RFID技术聚类为五大类：

聚类1：以RFID标签、读取设备为核心的RFID技术应用研究，包括便携、交互、追踪、辨识、识别、应用、标签、主动、被动、读取、装置、无线、有线、中间件等；

聚类2：RFID技术的理论研究，包括频带、天线、波长、方向、频率、波段、数值、阻抗、方向系数、公差、电路等；

聚类3：RFID技术应用环境的研究，包括内存、标准、单位、编码、范围、处理器等；

聚类4：RFID通讯协议的研究，包括协议、通讯、通信等；

聚类5：RFID技术安全性的研究，包括人、动物、植物、安全等。

２.３ RFID技术不同聚类的发展趋势

分别以5个聚类中的概念为关键词，对专利摘要进行全文检索，得到5个聚类不同的发展趋势。其中聚类1专利数量占全部RFID专利总数的82%，是目前RFID技术发展的核心内容，从2006年开始进入技术高速发展时期。将检索结果进行非线性拟合后Logistic模型为：ｙ＝５６２９.５０３８８１＋３８４４２.１８２４６ｅ－０.６８６１ｘ，R2=0.9988。预计在2021年左右达到最大值5 620条，并进入技术成熟期。

其他4个聚类目前发展较为缓慢，其Logistic模型分别为：

聚类2：ｙ＝２５１２.３４０６９１＋２５００１.５５１８６ｅ－０.６６８３９ｘ，R2=0.99951，2019年达到最大值2 509

聚类3：ｙ＝１４１１.５１７５９１＋９３３３.７４１２７ｅ－０.６２１０８ｘ，R2=0.99732，2022年达到最大值1 410

聚类4：ｙ＝１０５６.１０２３５１＋１８７７５１.５３２８７ｅ－０.８５００４ｘ，R2=0.99967，2015年达到最大值1 050

聚类5：ｙ＝２２９８.４５３９２１＋３３６４２.１３１９４ｅ－０.６１７５ｘ，R2=0.99895，2020年达到最大值2 284图３ RFID技术不同聚类的发展趋势

根据不同聚类的Logistic模型及图３我们可以看出，RFID技术目前正处于快速生长期。技术应用研究（聚类1）将一直是RFID技术发展的核心内容。截止2010年底，其专利数量占全部RFID专利总数的82%，是目前RFID技术发展的核心内容，从2006年开始进入技术高速发展时期，预计在2021年左右进入技术成熟期。

RFID技术理论研究（聚类2）发展速度较缓慢，发展空间也相对有限，其发展进入成熟期也将相对较早。但作为RFID发展的必要理论支撑，理论研究在RFID整体发展研究中仍然占据重要的地位和比重，并贯穿始终。

对RFID安全性的研究（聚类5）目前尚未引起业界的足够关注。但随着RFID各种理论与应用技术研究的日趋成熟（进入平稳生长期后），人们对于安全性的研究将再次掀起RFID研究的又一次热潮。

自2003年8月国际图联大会信息技术组提出RFID与图书馆的关系后，RFID技术以其特有的技术优势和广阔的发展前景引起了国内外图书馆界的关注［６］。最近两年，国内已有超过40家图书馆开始应用RFID技术，其在图书馆界的普遍应用已是大势所趋。

RFID技术在图书馆的应用有其不同于其他行业应用的特殊性，但同时也符合RFID发展的普遍规律。从深圳图书馆到国家图书馆，经过数年的努力，RFID技术在图书馆界已经形成了相对完整的硬件使用体系，实现了图书自助借还、智能安全检测门、架位查询与导航、多级自动分拣、图书盘点等功能。就现阶段RFID技术应用情况看，设备的便携化，信息的交互与追踪，通信的稳定可靠，以及中间件的开发与整合将是未来几年技术研究发展的重要阵地。国家图书馆与其合作商海恒公司也一直致力于这些技术与设备的开发与应用。

３ 结 语

自2003年8月国际图联大会信息技术组提出RFID 与图书馆的关系后，RFID技术以其特有的优势和广阔的发展前景引起了国内外图书馆界的关注［６］，借助于RFID技术，图书馆已经实现了图书自助借还、智能安全检测门、架位查询与导航、多级自动分拣、图书盘点等功能。

本文通过将“RFID本体”中定义的46个概念按照相关性划分为5个聚类，分析和研究了RFID相关技术的集中度、技术发展方向、潜在技术发展点，建立起了FID技术在不同发展方向上的生长周期模型。通过研究发现：整个RFID技术研究将会在2022年左右进入稳定阶段，市场趋于成熟；RFID技术相关的理论研究上升空间较小，而RFID技术在图书馆应用即软硬件设计仍应是未来图书馆进行RFID研究的主要方向；同时RFID所使用的高频、超高频射线对人的影响作为潜在的技术发展点也将是未来几年图书馆进行RFID研究的的一个重要研究内容。

参考文献

［１］陈剑,冀京秋,陈宝国.我国射频识别(RFID)技术发展战略研究［Ｊ］.科学决策,2010，（1）：8-20．

［２］房华龙，王艳坤.专利技术分析方法探讨［Ｊ］.中国发明与专利，2011，（1）：77-79．

［３］Stefan Pitzek.An Ontology for the RFID Domain［ＥＢ］.http:∥www.competencies.at/Ontologies/RFIDOntology0903/RFIDOntology-Report.pdf，2011-03．

［４］余致力.基于专利信息分析的紫杉醇技术生命周期［Ｊ］.医学信息学杂志，2010，（11）：46-49．

［５］朱珉仁.Gompertz模型和Logistic模型的拟合［Ｊ］.数学的实践与认识,2002，（5）：705-709．

［６］孙长虹.RFID带来图书馆的变革［Ｊ］.农业图书情报学刊，2010，（3）：97-99．

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”