智能电视操作系统全球专利分析

周文鹏，管　泉，蓝　洁

(青岛市科学技术信息研究所，山东　青岛　266003)

智能电视操作系统全球专利分析

周文鹏，管泉，蓝洁

(青岛市科学技术信息研究所，山东青岛266003)

摘要:通过对智能电视操作系统相关专利进行检索，研究分析了智能电视操作系统总体技术发展趋势、专利布局、专利技术国家分布，重点对全球主要创新机构及创新人才进行介绍，特别是主要专利权人三星、LG的专利情况，进而得到全球主要智能电视操作系统应用情况及发展趋势的结论，以期对我国相关企业了解主要竞争对手专利情况、明确研发方向提供依据和参考。

关键词:智能电视；操作系统；专利分析

智能电视操作系统是管理智能电视硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件集合，是智能电视的关键组成部分，主要任务是负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。

智能电视软件系统组成框架如图1所示。操作系统通过加载本地库及驱动等获取外部设备，并支持手势控制、语音控制、人脸识别，同时对于遥控器等还需通过数据传输的协议和Android系统框架获取数据。Android[1]通过建立手势库，在应用中加载手势库文件实现手势识别。通过谷歌语音API和脚本实现语音识别。通过人脸识别底层算法代码及调用API函数实现人脸识别。Android Framework提供Android开发模式和所需组件，包括服务和API接口。

1智能电视操作系统分类及技术分支

目前在智能电视上已应用或正在开发的操作系统包括Android、Tizen、FirefoxOS、WebOS、iOS、Windows、Ubuntu[2]，以及国内的NGB TVOS[3-4]，STV OS[5]，COS系统。智能电视操作系统分类及应用情况[6]如表1所示。

世界主要的电视厂商大多采用以Android系统为基础定制开发的系统。三星正联合英特尔研究Tizen系统，已推出搭载Tizen系统的智能手机。松下和TCL正在研究FirefoxOS，并已推出智能电视产品。LG在2014年发布搭载WebOS系统的智能电视。NGB TVOS，STV OS，COS系统是国内正在研究开发的智能电视操作系统，目前已取得阶段性成果。

表1操作系统分类及应用情况

操作系统主要技术分支应用厂商国外Android启动存储管理中间件窗口管理节能三星、LG、索尼、海信、海尔、TCL、联想、小米、乐视等Tizen内核层应用层核心层三星陆续推出基于Tizen系统的各类产品FirefoxOSHTML5松下、TCLWebOSHTML5LGiOS启动窗口管理AppleTV机顶盒Windows启动窗口管理TCLUbuntuHTML5—国内NGBTVOS基于Linux的系统架构—STVOS—TCLCOS基于Linux的系统架构上海联彤推出机顶盒产品

2全球专利分析

2.1数据来源

使用关键词结合国际专利分类体系(IPC)，通过检索Thomson Innovation专利系统中的DWPI和DPCI数据库，对1995—2014年期间智能电视操作系统全球专利数据进行检索，数据统计截止日期为2014年4月10日，经数据清洗后得到3 430项专利家族。

使用国家知识产权局PIAS专利信息分析系统，对1995—2013年期间智能电视操作系统的中国专利数据进行检索，数据统计截止日期为2014年4月10日，经数据清洗后得到1 983件专利。

2.2总体发展情况

从图1可以看出，1995—2006年是智能电视技术的研究与储备期，涉及操作系统的专利申请量较少；2007—2010年申请量出现较大增长，伴随着2011年智能电视产品的推出，各技术分支不断革新改进，2011—2013年专利申请量稳步增长。

图1　智能电视操作系统专利申请年度分布

2.3专利布局

从全球专利布局(图2)来看，在美国申请并获得授权的专利数量最多，之后是日本、中国。结合产业及市场因素分析，各主要电视厂商对美国市场非常重视，而且美国企业在软件开发方面技术力量较强，但美国缺乏大型的电视制造厂商，日韩及中国企业凭借较强的电视整机制造能力以及对Android系统的二次开发推出智能电视产品，在全球主要市场推广产品及应用。

图2　操作系统全球专利布局

2.4专利权人情况

2.4.1全球专利权人TOP20

表2是全球操作系统专利数量位于前20的专利权人，按专利产出数量可划分为4个梯队：第一梯队是韩国三星、LG，尤其是在2010—2013年研发活动非常活跃，专利主要涉及对操作系统的优化改进，注重用户体验，已推出多款智能电视产品；第二梯队是日本索尼、松下、夏普、东芝，日本企业近几年在电视领域的市场份额不及韩国企业，但也开展了操作系统的研究，主要是针对Android系统的二次开发；第三梯队中美国微软、谷歌是著名的软件企业，中国康佳、荷兰飞利浦是传统的电视厂商；第四梯队是中国创维、中山大学、海信、长虹、TCL，日本日立、三菱、三洋、NEC，韩国大宇。

2.4.2国内专利权人TOP10

综合表2、表3，全球智能电视操作系统领域的研究机构中，韩国、日本在创新机构和专利总量上都明显多于其他国家，以三星、LG、索尼、松下等多个大企业带动技术创新；美国主要创新机构是微软、谷歌等公司，专利数量较少，表明微软、谷歌等软件企业仍以PC机、智能手机操作系统为主，尚未将重要研发力量投入到智能电视领域；欧洲创新机构专利数量较多的只有飞利浦公司，反映出欧洲电视厂商的整体实力不如亚洲。我国创新机构以传统电视厂商为主，属于以产品需求为导向的研发，主要是针对Android系统的二次开发，国内正在进行开发的智能电视操作系统NGB TVOS、STV OS、COS系统尚未有专利申请，表明我国在智能电视操作系统领域的创新能力尚需大幅提高。

表2操作系统全球排名前20专利权人情况

排序国家专利权人专利数量/项1韩国三星1142韩国LG953日本索尼854日本松下805日本夏普756日本东芝637美国微软378中国康佳389美国谷歌3410荷兰飞利浦3111中国创维2712日本日立2713日本三菱2514日本三洋2315中国中山大学2216中国海信2117中国长虹1918韩国大宇1919日本NEC1820中国TCL16

表3操作系统国内专利权人分布情况件

排序专利权人专利数量1康佳382创维273中山大学224海信215长虹196TCL167同洲电子158奇虎149冠捷810乐视7

2.4.3主要专利权人分析

表4显示了全球排名前五涉及智能电视操作系统的专利权人专利申请数量年度分布情况，包括LG、三星、索尼、松下和夏普，这些企业是世界著名的家电制造厂商。在2006—2014年，三星与LG在五大企业专利申请总量中占比超过50%，表明研发活动非常活跃。而著名操作系统开发商如微软、谷歌、苹果等只有较少的专利申请，主要原因是这些公司的操作系统专利主要是针对PC机、移动终端，并没有重点针对电视，而本部分专利在检索过程中已将其限制在电视中的应用，因此专利数量相对较少。下面重点分析三星、LG在智能电视操作系统领域的专利情况。

表4主要专利权人专利申请数量年度分布情况项

年份企业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

通过对专利文献中的技术主题词进行抽取、筛选、合并、排序等处理，可知三星申请的专利涉及程序管理、初始化、启动、电源管理、软件更新、软件下载、存储管理、中间件、窗口管理。

(1)时间分布

图3为三星在操作系统领域的专利申请情况，可看出三星在操作系统领域的技术创新分为四个阶段：

缓慢发展阶段(1995—2005年)，这期间的专利不是严格意义上的智能电视操作系统，只涉及电视的用户操作界面、系统初始化等，产出较少，发展缓慢。

图3　三星专利时间分布

迅速增长阶段(2006—2007年)，此期间电视应用程序控制、用户界面操作日趋受到重视，专利产出处于高速发展期，存储、系统更新等分类更加细化，应用不断扩大。

下降阶段(2008—2009年)，专利产出较2007年出现下滑，但总体数量仍然较多。

平缓发展阶段(2010—2013年)，真正意义上的智能电视在2010年后出现，但在产业应用过程中遇到某些技术瓶颈有待突破。

(2)专利布局

图4显示了三星在美国、欧洲、中国、韩国、日本、加拿大申请并获得授权的专利数量。其中在美国最多，欧洲次之，日本、加拿大最少。三星是基于Android系统进行的二次开发，但涉及Android的专利数量较少。三星在美国的申请量最多，综合产业、市场信息表明三星正联手谷歌对抗苹果，并对美国市场非常重视。三星在韩国国内的专利申请量并不多，联合产业与市场信息分析，三星的主要竞争对手LG在韩国国内的专利数量较多，而三星更加重视专利的全球布局。

图4　三星全球专利布局

(3)研发方向

三星在操作系统领域多个方面进行了布局，包括程序管理、初始化、启动、电源管理、软件更新、存储管理、中间件、窗口管理。通过对重点专利进行标引分析可知：在界面方面，采用图形用户界面提高用户体验是研发重点；在中间件方面，显示用户操作界面及接收信息流是研发重点；在存储管理方面，存储器管理及数据存储是研发重点；在更新方面，软件更新、音视频访问是研发重点；在电源管理方面，设备功耗显示、电源管理方法是研发重点；在启动方面，开机方法、设备控制方法是研发重点；在初始化方面同步数据接收、自适应均衡器操作、串行通信方法是研发重点；在程序管理方面，显示装置控制方法、电子装置的自诊断功能、柔性显示装置的控制方法是研发重点。

从专利申请数量看，三星在操作系统领域将主要的研发力量集中在程序管理、启动、系统更新以及界面管理(见图5)。从专利涉及的技术点分析，三星更加重视对电视系统的操作过程控制。

图5　主要技术分支专利数量

程序管理、窗口管理分支是三星的重要研发方向，这两个分支申请并获得授权的专利较多。随着2014年自主研发的Tizen操作系统的发布，三星将逐步摆脱对Android系统的依赖，并结合自身硬件产品的研发优势打造全产业链自主研发体系。

2)LG

通过对专利文献中的技术主题词进行抽取、筛选、合并、排序等处理分析可知，LG申请的专利涉及程序管理、初始化、启动、电源管理、软件更新、软件下载、存储管理、中间件、界面管理、虚拟机。

图6显示了在2003—2009年间，LG专利申请数量较多，处于研发活跃期，因为这期间主要竞争对手三星正积极采取技术、市场等手段抢占市场份额，LG必然要有相应的措施来应对，进行有效的专利布局是重要的手段。

图6　LG专利申请时间分布

图7显示了LG在韩国、美国、世界专利组织、中国、欧洲申请并获得授权的专利数量。其中在韩国最多，美国次之。与三星在韩国国内的专利申请量较少不同，LG在韩国申请大量的专利，综合产业与市场信息分析，LG更加重视专利在韩国国内的保护。

图7　LG全球专利布局

从专利申请数量看(见图8)，LG在操作系统领域将主要的研发力量集中在程序及系统更新、程序管理、界面管理以及启动与初始化。从专利涉及的技术点分析，LG更加重视对电视系统的升级操作。

图8　主要技术分支专利数量

3结语

目前，在智能电视领域应用的操作系统主要包括Android、WebOS、FirefoxOS等。Android系统是目前应用范围最广的智能电视操作系统，全球电视厂商推出的智能电视产品主要是搭载基于Android系统进行二次开发的操作系统。全球操作系统领域研发力量最强的企业是韩国三星、LG，三星正与英特尔联合开发Tizen系统，而LG正逐步将研发重点转向WebOS系统，Tizen系统与WebOS系统正试图撼动Android系统的统治地位，但前景仍不明朗。国内针对智能电视操作系统的研究，主要是NGB TVOS系统、STV OS系统、COS系统的研发，各系统的开发均已取得阶段性成果，但尚未实际应用，目前国内应用的主要操作系统仍是基于Android系统的二次开发及功能改进。

智能电视未来发展趋势是成为家庭媒体应用中心，对操作系统提出了更高的要求。通过各种家庭组网技术和互联互通协议，智能电视能够与其他媒体设备相互连接并共享媒体内容，组建成数字家庭网络，使用户能够通过智能电视，直接获得所有设备提供的各种媒体服务。比如三星推出的智能中心，用户可以通过智能电视提供的全项搜索功能，方便在电视、计算机、移动设备，以及互联网视频点播服务中搜索和观看所需的内容，这使得智能电视的网络环境具有较强的异构性，网络状态较为复杂，要求智能电视操作系统具有较强的网络服务能力。操作系统的未来发展将具备更好的系统服务能力、程序功能更加丰富，以提升用户体验水平。

参考文献：

[1]陆玮珏，叶德建，姜秀艳.一个面向智能电视高质量网络多媒体应用的多媒体软件平台[J].计算机应用与软件，2014(10)：239-243.

[2]李爽，曾庆军.主流智能电视设备操作系统发展状况解析[J].广播与电视技术，2015(5)：45-50.

[3]张东东.TVOS电视操作系统分析和展望[J].中国有线电视，2015(3)：253-255.

[4]赵良福,付光涛.多屏互动技术在智能电视操作系统中的实现[J].广播与电视技术，2014(8)：84，86-89.

[5]金晶.由专利申请分析智能电视操作系统的研发趋势[J].电视技术，2012，36(S2)：7-9.

[6]王海威.智能电视操作系统服务性能与资源调度关键技术研究[D].合肥：中国科学技术大学，2011.

周文鹏(1981— )，硕士，工程师，主要从事科技信息研究，专利分析工作；

管泉(1962— )，高工，主要从事科技战略研究工作；

蓝洁(1964— )，女，高工，主要从事科技战略研究、科技规划制定工作。

责任编辑：许盈

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

中图分类号:TN949.2

文献标志码:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.02.002

基金项目：青岛市2013年度专利分析研究专项(2013Z-08)

作者简介：

收稿日期：2015-09-12

文献引用格式：周文鹏，管泉，蓝洁. 智能电视操作系统全球专利分析[J].电视技术，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.