大國重器「北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)」的專利布局分析

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作者：趙薇 超凡知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)股份有限公司

原標題：大國重器——北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的前世今生

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中國自主研制的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)GPS，俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

我國于2000年成功發(fā)射了兩顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星，建成了北斗導(dǎo)航試驗系統(tǒng)，具備了定位、授時、報文通信和GPS廣域差分功能，在電信、水利、交通運輸、漁業(yè)、勘測、森林防火、測繪和國土安全等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了作用。另外，北斗試驗系統(tǒng)創(chuàng)建的雙向授時方法，解決了動態(tài)用戶的高精度授時問題。

早在1983年，北斗Ⅰ的原理是利用兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星，通過定位電波的周波數(shù)即可對地面物體進行定位。我們知道在空間中要確定物體的位置，首先要有（X,Y,Z）這樣的一組坐標，一代的北斗靠著兩顆衛(wèi)星是無法獲得這樣一組坐標，所以一代北斗系統(tǒng)的用戶終端都裝有高度儀。用戶終端向兩顆靜止衛(wèi)星發(fā)射信號，地面中心站計算結(jié)果，配合高度儀得到坐標，它的缺點是容易暴露目標。

相比于一代的有源定位，二代的北斗增加了無源定位功能。二代北斗的無緣定位，跟GPS一樣，利用偽距絕對定位模型進行定位，所謂偽距指的是衛(wèi)星至用戶間的距離測量是基于衛(wèi)星信號的發(fā)射時間與到達接收機的時間之差，但是衛(wèi)星的時鐘與接收機的時鐘是有誤差的，所以無緣定位至少四顆衛(wèi)星。利用差分定位技術(shù)的話，所需的衛(wèi)星數(shù)量更多，定位的精度也更高。

北斗的基本方案

北斗空間段由5顆GEO衛(wèi)星和30顆NGEO衛(wèi)星組成，2009年左右完成中國及周邊地區(qū)覆蓋，隨后建成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。定位精度優(yōu)于10米，在中國及周邊區(qū)域還提供RDSS服務(wù)能力。對用戶提供兩種服務(wù)，一種為免費公開服務(wù)，一種為授權(quán)服務(wù)，通過信號與信息加密實現(xiàn)授權(quán)服務(wù)。

北斗的主要特色

(1)實現(xiàn)導(dǎo)航與通信集成。

北斗的最大特點是實現(xiàn)了導(dǎo)航與通信集成，增強了導(dǎo)航能力和搜索救援能力?？蓪崿F(xiàn)用戶信息共享和信息交換。中國北斗通信鏈路可組成任意形式的差分信息,滿足高精度用戶需求。

(2)多系統(tǒng)兼容服務(wù)。在用戶端提供多用戶兼容接入信息，實現(xiàn)公開服務(wù)相互兼容,必要時可提供多系統(tǒng)監(jiān)測信息和差分改正信息，滿足完好性信息要求。

(3)提供RDSS雙向授時授權(quán)服務(wù)。

(4)以雙向偽距時間同步方法擺脫衛(wèi)星時間同步與精密軌道之間的依賴關(guān)系。解除了一個衛(wèi)星原子鐘性能下降對其他衛(wèi)星鐘同步及精密定軌的影響。

北斗導(dǎo)航的專利布局

作者以“北斗導(dǎo)航”為關(guān)鍵詞進行搜索，專利分析如下：

從申請地區(qū)上來看，目前，北斗導(dǎo)航相關(guān)的專利多集中在中國，其他區(qū)域申請較少。

從申請量趨勢上來看，從2010年開始，我國的北斗導(dǎo)航相關(guān)產(chǎn)業(yè)的專利申請量逐年上升，在2016年達到了峰值，2018年數(shù)據(jù)目前還未有所體現(xiàn)，由于現(xiàn)階段國人對自主知識產(chǎn)權(quán)的意識的空前高漲，且北斗導(dǎo)航是一個可以媲美GPS，且在精度上甚至更優(yōu)于GPS，以及目前逐步轉(zhuǎn)向民用，在可期的未來，北斗導(dǎo)航的相關(guān)專利申請量會持續(xù)走高。

從技術(shù)結(jié)構(gòu)上來看，目前，北斗導(dǎo)航相關(guān)專利中，G01S19/42、H04L29/08、G01S19/33這三個IPC擁有的專利申請數(shù)量最多，分別為248件、158件、131件，占所分析專利的6.366%、4.055%、3.362%。其中G01S19/42（無線電定向、無線電導(dǎo)航、無線電測距等），H04L29/08（數(shù)字信息的傳輸，例如電報通信（電報和電話通信的公用設(shè)備入），G01S19/33（衛(wèi)星無線電信標定位系統(tǒng)；利用這種系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柎_定位置、速度或姿態(tài)）。

北斗導(dǎo)航的前景展望

(1)上游產(chǎn)品，發(fā)展高精度高性能系統(tǒng)級芯片、通用導(dǎo)航芯片、導(dǎo)航終端和授時終端，帶動產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展。上游研發(fā)是推動整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

 (2)中游主要是終端集成和系統(tǒng)集成，終端產(chǎn)品可分為高性能專業(yè)產(chǎn)品和普通民用消費產(chǎn)品兩大類，高性能專業(yè)產(chǎn)品主要應(yīng)用于通信、軍工、測繪、授時、海用，對精度要求較高且價格昂貴；普通民用消費主要用于車輛監(jiān)控、車輛導(dǎo)航、信息服務(wù)、個人跟蹤、娛樂消費等領(lǐng)域。

(3)下游主要集中在運營服務(wù)，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中，運營服務(wù)占其導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的比例最大，并且是增長最快的部分。而我國北斗產(chǎn)業(yè)中運營服務(wù)遠遠達不到平均水平。

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作者：趙薇 超凡知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)股份有限公司

編輯：IPRdaily趙珍          校對：IPRdaily縱橫君

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