从专利视角分析北斗卫星导航系统的发展

2017-11-07马贺谢珊珊

电子技术与软件工程 2017年17期

文/马贺谢珊珊

从专利视角分析北斗卫星导航系统的发展

文/马贺谢珊珊

北斗卫星导航系统是我国自行研制并拥有自主知识产权的全球卫星导航系统，是我国重点发展的产业，从2000年开始建设北斗卫星导航试验系统，到2012年建成了覆盖亚太大部分地区并提供正式运行服务，至2017年完成23颗卫星的发射，并计划将在2020年左右完成由大约30多颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统面向全球提供服务。然而，现有的GPS系统已经垄断定位行业达几十年之久，如何在短时间内赶超GPS系统，在行业中站稳脚跟，是北斗卫星导航系统全面发展面临的首要问题。本文着重分析了全球卫星导航系统所涉及的重要发展分支，从专利视角对比了北斗卫星导航系统和GPS系统在专利申请量方面的覆盖情况，并在此基础上为中国北斗卫星导航系统的发展指引方向。

北斗卫星导航系统全球卫星导航系统 GPS系统专利

1 前言

九寨沟地震牵动着中国千万人的心，强震发生后，余震不断，九寨沟景区内的移动通信设施严重受损，震后的救援工作显得困难重重。然而，遍布于九寨沟景区内的北斗节点定位服务终端持续在线运行，北斗地基增强站利用其无源定位短报文功能，将灾区情况及时送达指挥中心，为灾区内的救援、应急工作提供强有力的通讯保障，为灾区开通了一条绿色的生命通道。

北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统，被视为中国继高铁、核电之后的又一张名牌，是继美国全球定位系统（GPS）、欧盟伽利略卫星导航系统（ Galileo）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后的第四个成熟的卫星导航系统。自2012年底正式运行以来，在交通运输、灾害预警、救援、农业水利等诸多方面都展示出了强大的应用的价值。然而，与已经成功运营几十年的GPS系统相比，由于其未实现全局组网服务，仍有许多的不足。挖掘中国北斗卫星导航系统的优势实现弯道超车则显得至关重要。

2 发展分支

全球卫星导航系统由于其精准的定位功能使其在众多领域中都有所涉足。下面就几个主要的应用领域进行分析。

2.1 交通运输

全球卫星导航系统在交通运输领域的应用，随处可见，手机中的卫星导航系统可以对用户的位置进行精确定位，随之应运而生的快车服务、物流监控、车辆监管、自动驾驶、船舶导航等快速崛起，抢占各大经济市场。共享单车时代的到来更是将车辆定位功能与经济共享模式相结合，创造了巨大的经济效益。

2.2 农业水利

全球卫星导航系统在农业的种植、监控、管理中得到充分发挥。其中，农业机械自动驾驶、远程监管、自动灌溉、智能施药成为了全球卫星导航系统与GIS结合的杰出作品。全面提升了我国农业智能化、自动化的水平。

2.3 灾害预测和救援

自然灾害的有效预测能够一定程度的减少灾害所带来的损失。全球卫星导航系统能够精准的获取监测山体的位移、地壳的运动、水文气象等数据，从而能够提前预警灾害的发生。在救援方面，北斗卫星导航系统在九寨沟地震中的作用已经不言而喻，利用无人机参与救援、药物喷洒等更是北斗卫星导航系统在九寨沟救援中的亮点。

2.4 测绘勘探

全球卫星导航系统在地质勘察、测绘方面的应用为勘探开发产业提供了安全保障，使测绘勘探更加精准、稳定、可靠，产生了良好的经济效益和社会效益。

2.5 高精度定位

高精度定位在国防安全中，起着重要不可替代的作用。《战狼2》中，海军指挥员通过手机定位，导弹精准轰炸地方坦克。因此，自主研发精准的定位系统在国防安全等敏感领域显得至关重要。

3 从专利视角分析北斗发展

3.1 我国北斗领域的重要申请人

图1北斗领域中重要申请人申请量的对比图。

图1

下面针对申请人的重点技术做具体分析：

国家电网公司，共有108件与北斗导航技术相关的申请，其研究的内容主要是将北斗应用于电站的监测、信息传输、应急指挥、信息采集、自诊断、同步等方面。

江苏艾倍科科技股份有限公司，共有78件与北斗导航技术相关的申请，其研究的内容主要是将北斗应用于生活用品中，注重产品的研发，对交通运输、灾害预测和救援略有研究。

泰斗微电子科技有限公司，共有67件与北斗导航技术相关的申请，其研究的内容主要是卫星信号接收方法、路径导航、定位、卫星导航授时设备。

星宇芯联电子科技有限公司，共有31件与北斗导航技术相关的申请，其研究的内容主要是支持多卡的智能终端，救援和预警系统。

成都林海电子有限责任公司，共有29件与北斗导航技术相关的申请，其研究的内容主要是北斗移动通信终端的信息传输、测试、监测系统。

北斗星通导航技术有限公司，共有23件与北斗导航技术相关的申请，其研究的内容主要是信息的发送、接收、无源定位精度等。

可见，我国在北斗发展方面，汇聚了众多不同行业的申请人，试图将北斗应用于自身的领域和产品研发中，中国还有很多致力于北斗事业的申请人，更多的研究和应用也将助力北斗发展。

3.2 我国北斗发展的时间轴

近十年，我国北斗专利申请量随时间的发展情况，如表1所示。

表1

图2是我国北斗专利申请量的时间轴。

图2

由此可见，我国的北斗事业从无到有、再到现在的蓬勃发展，其发展速度非常快，专利的申请量逐年不断增长，特别是2014-2015年，专利的申请量呈现跨越式发展。在政府相关部门的推动下，在大力推动北斗民用的政策下，北斗卫星导航系统的发展会取得越来越大的成就，应用领域也会越来越广泛。

通过上面的分析，北斗在我国已经得到了越来越多的关注，也得到了繁荣的发展，那么，横行定位市场几十年的GPS系统会阻碍北斗的发展吗，面对GPS系统的威胁，北斗发展又将会何去何从？

3.3 GPS系统和北斗的较量

北斗卫星导航系统和GPS系统虽同为全球四大卫星导航系统，但GPS系统和格洛纳斯已经垄断导航领域几十年，在很多领域的发展已经较为成熟，北斗卫星导航系统虽然诞生较晚，但在国家相关部门和政策的推动下，也以燎原之势迅速成长。下面就专利申请量方面对北斗卫星导航系统和GPS系统进行深入分析，如表2所示。

可见，在交通运输、农业水利、测绘勘探领域，GPS系统已经抢占了先机。北斗卫星导航系统如果跟在GPS系统后面跑，则很难得到超越。但从表中的数据，我们也可以看到，在灾害预测和救援和高精度定位领域，GPS系统也刚刚涉足。在数据传输领域，北斗短报文是相比于GPS系统所独有的特色，在小数据量传输并无传统移动网络覆盖的区域具有天然独到的优势。而且，灾害预测和救援关系着我们的民生，特别是北斗卫星导航系统在九寨沟救援中的出色的通讯能力，也让我们对北斗在灾害救援方面有了更多的信心。而高精度定位无论是在民用还是在军事领域，都发挥了巨大的作用，全新的自动化技术将带领我国的农业走向智能化时期，高精度定位更为我们的国防安全提供了保障。