智能交通中的V2X技术专利分析

闫坤 苏丹 李文宇

(1.中国信息通信研究院知识产权中心，北京 100191；2.中国信息通信研究院西部分院，重庆 401336)

0 引言

智能交通产业是汽车、电子、信息通信、智能制造、道路交通运输等多行业深度融合的新型产业形态。随着5G、人工智能、云计算、大数据等技术发展，智能交通产业迎来了前所未有的机遇。自动驾驶和V2X技术作为智能交通的重要技术方向，国内外传统车企、科技类企业、研究院所以及高等院校高度重视，并在市场应用和技术研发上投入了大量精力和资金，积极开展面向自动驾驶和V2X的关键技术研究和测试相关工作，并将技术和产业竞争实力体现在本国乃至全球的专利申请中，以获取技术创新保护和占据技术高地。

1 V2X技术概述

车用无线通信技术(Vehicle to X，V2X)是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络(见图1)。V2X交互的信息模式包括：车与车之间(Vehicle to Vehicle，V2V)、车与路之间(Vehicle to Infrastructure，V2I)、车与人之间(Vehicle to Pedestrian, V2P)、车与网络之间(Vehicle to Network, V2N)的交互[1]。

图1 车用无线通信技术

V2X标准在全球主要有两大体系，一是欧美国家推崇的专用短程通信技术(Dedicated Short Range Communication，DSRC),二是中国积极推动的蜂窝车联网技术(Cellular Vehicle to Everything，C-V2X)。C-V2X 是基于3GPP全球统一标准的通信技术，主要包含LTE-V2X和5G-V2X[2]。其中，LTE-V2X主要解决大部分基础安全预警和效率提升类应用需求，主要用于辅助驾驶；5G-V2X主要是支持高等级自动驾驶及更丰富的车联网增强应用，如协助车辆之间进行位置、速度、驾驶方向和驾驶意图的交流等。5G-V2X是LTE V2X技术持续发展和演进的阶段，两者是相互补充的。LTE-V2X到5G-V2X的演进过程经历了 LTE-V2X到LTE-eV2X 再到5G-V2X的发展路线。

在智能交通中，V2X的主要作用是提高道路的安全性、解决交通问题和优化交通管理等，需要通过车辆与路侧单元、车辆与车辆等通信方式来向周围车辆实时准确地发送车辆状态信息。这些信息汇聚后通过数据分析、处理来提取有效信息，为车辆进行智能决策提供指导[3]。

2 V2X技术专利分析

自2010年开始，截至2020年9月，全球V2X相关专利申请共计8398件，合并同族5360项。其中，在中国布局的V2X相关专利申请共计2987件，合并同族2468项。

2.1 全球专利申请趋势

从V2X全球和中国专利年度申请趋势可以看出，V2X专利的全球申请趋势和中国申请趋势大致相同，且全球申请的历年申请量均大于中国申请的历年申请量(见图2)。V2X概念的提出比较早，在2010年就有了一定的申请量，且在2011年全球和中国的V2X专利申请量分别达到477项和163项；2012—2014年，全球和中国的V2X专利申请量呈平稳增长态势，且相比2011年全球和中国的V2X专利申请量均有所下降，这可能与V2X技术尚处于基础技术的研究探索阶段和全球各相关国家关于自动驾驶和V2X政策法规还处于制定阶段有关；2015—2018年，全球和中国的V2X专利申请量处于快速增长阶段，全球和中国的申请量均出现峰值，在这期间，随着V2X技术研发及标准化步伐的大幅加快，全球各主要公司纷纷投入V2X技术研究，相关专利布局增速；另外，中国是全球汽车最大的生产国和消费国，车联网市场巨大，加之政府对V2X技术的发展提供了众多的政策支持，极大地激发了各相关公司对V2X技术的研发；由于专利数据公开的滞后性(从提出专利申请到为公众检索获知一般为18个月)，除了提前公开的专利申请，2019年2月至今的部分专利申请还处于未公开的状态，导致2019和2020年可检索到的专利申请数量下降。但随着V2X技术的应用以及5G-V2X标准的研发和制定不断推进，预计2019年和2020年的全球和中国的V2X申请量会继续增加。

图2 V2X全球和中国专利年度申请趋势

2.2 全球专利目标国家/地区分析

专利目标国家/地区反映的是各区域V2X市场的受重视程度，体现商机，同时也预示潜在的侵权风险。V2X全球专利目标国家/地区的前5位依次是中国、美国、世界知识产权组织(World Intellectual Property Organization，WIPO)、日本、韩国(见图3)。从V2X全球专利目标国家/地区分布图可以看出，中国是V2X专利布局最大的市场，占整个V2X技术市场的35.57%。相比其他国家，中国的V2X产业起步较晚，但是随着中国政府相关政策的强力扶持，众多企业已将V2X纳入公司重要战略规划，同时，中国V2X商业化进程的加快也吸引了全球其他相关公司在中国积极布局专利，以抢占中国市场。美国是继中国后的第二大重要市场，占比达到19.35%，这与美国技术研发密集、汽车消费市场活跃是息息相关的。15.99%的V2X专利为向世界知识产权组织提交的PCT申请，这些专利申请尚未到进入国家阶段。从PCT申请所占比例之高可见，主要企业都比较重视国际市场，通过PCT的方式实现V2X技术专利的国际布局。日本作为拥有众多汽车品牌的汽车工业强国，以7.73%的V2X专利申请量排在专利目标国家的第三位。另外，韩国以7.72%的申请量位居第四。

图3 V2X全球专利目标国家/地区

2.3 V2X专利主要申请人分析

V2X全球专利主要申请人(申请量排名前15位)可大致划分为通信企业、车企和汽车零部件供应商3类。通信企业包括LG、华为、高通、Intel、中兴、大唐和三星；车企包括现代、丰田、通用汽车和福特汽车；汽车零部件供应商包括电装、大陆、松下和日立。LG和华为作为通信企业，凭借其在通信行业深耕多年的技术实力，在V2X技术研发上也积累了一定的成果；LG的V2X专利技术主要涵盖资源管理技术、移动性管理技术、V2X网络架构以及安全相关的技术，华为在V2X的资源管理以及车辆信息交互等方面进行了专利布局；现代汽车和丰田汽车作为传统车企也纷纷上榜，这说明传统车企也开始注重“网联化”汽车发展路线，已在积极布局相关专利；汽车零部件供应商日本电装公司近年来在自动驾驶及V2X技术的研发上投入了较多的研发资金和人力资源，与此同时，电装公司通过收购或注资的形式在自动驾驶及V2X技术上也积攒了丰富的技术储备。

进入全球专利申请量排名前15位的中国申请人有3个，分别是华为、中兴和大唐，这3家公司在全球的专利布局活动都十分活跃。另外，国内的高校、科研院所也是一股不容小视的力量。

2.4 V2X技术研究热点分析

技术领域聚类图可以直观地反映V2X技术专利聚焦的技术方向，以此预判V2X技术的研发热点和关键技术，为技术研发、风险规避、策略规划提供一定的参考价值。截至2020年9月，V2X技术专利主要涉及数据处理、定位、车路信息交互、资源分配、车辆网络架构、控制信息以及sidelink信道等多个技术方向。其中，数据处理技术专利申请量达414件，数据处理方向的专利申请主要涉及V2X的各种路由算法、海量数据计算及处理方法，综合分析处理多维数据信息可为车辆决策提供依据，这也是众多企业争相布局相关专利的原因；定位方向的专利申请有411件，多为提高定位精度方向，另外在3GPP R17标准的相关提案中，也提出将进行5G V2X 定位技术的标准化，这将加速相关专利的布局；车路信息交互方向的专利申请有364件，通过车路信息交互技术车辆能实时获取交通拥堵状态、车流量以及事故高发路段提示等信息以提高自动驾驶车辆的安全性；资源分配方向专利申请有254件，其作为通信物理层关键技术一直受到各相关企业的重视，目前LTE网络和5G网络共存的背景下，在V2X技术中如何高效调度LTE Uu接口和NR Uu接口是亟待解决的问题，3GPP标准组织将在R17版本的5G标准中对该问题进行规范，这也将吸引更多企业加大资源分配方向的专利布局；另外，sidelink信道也是一个重要的专利布局方向，其专利申请有208件。中国各相关企业的V2X技术研究热点和全球的研究热点类似，主要集中在定位、数据处理、车路信息交互以及资源分配等方向。

3 结束语

目前，全球V2X相关专利申请共计8398件，合并同族5360项。其中，在中国布局的V2X相关专利申请共计2987件，合并同族2468项。V2X全球专利目标国家/地区的前5位依次是中国、美国、WIPO、日本、韩国。从V2X全球专利主要申请人排名来看，排在全球申请量前15位的申请人可大致划分为通信企业、车企和汽车零部件供应商3类。通信企业包括LG、华为、高通、Intel、中兴、大唐和三星；车企包括现代、丰田、通用汽车和福特汽车；汽车零部件供应商包括电装、大陆、松下和日立。V2X热点技术方向包括了数据处理、定位、车路信息交互、资源分配等。

基于对V2X技术的专利检索和分析结果，对我国的相关企业提出如下建议。一是各相关企业要继续加强V2X技术的研究与开发，特别是通信企业和传统车企对V2X技术的研发要持续发力，提早进行专利布局，储备技术实力；二是呼吁各企业重视知识产权保护，改变专利布局策略，统筹布局国内及海外市场；三是积极鼓励各企业跨行合作缔结联盟，加强资源共享，实现互利共赢，推动V2X技术在智能交通产业中快速发展。