大國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)股份有限公司

原標(biāo)題：大國(guó)重器——北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的前世今生

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中國(guó)自主研制的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。是繼美國(guó)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(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

我國(guó)于2000年成功發(fā)射了兩顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星，建成了北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，具備了定位、授時(shí)、報(bào)文通信和GPS廣域差分功能，在電信、水利、交通運(yùn)輸、漁業(yè)、勘測(cè)、森林防火、測(cè)繪和國(guó)土安全等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了作用。另外，北斗試驗(yàn)系統(tǒng)創(chuàng)建的雙向授時(shí)方法，解決了動(dòng)態(tài)用戶的高精度授時(shí)問(wèn)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(guò)定位電波的周波數(shù)即可對(duì)地面物體進(jìn)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(biāo)，一代的北斗靠著兩顆衛(wèi)星是無(wú)法獲得這樣一組坐標(biāo)，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(hào)，地面中心站計(jì)算結(jié)果，配合高度儀得到坐標(biāo)，它的缺點(diǎn)是容易暴露目標(biāo)。

相比于一代的有源定位，二代的北斗增加了無(wú)源定位功能。二代北斗的無(wú)緣定位，跟GPS一樣，利用偽距絕對(duì)定位模型進(jìn)行定位，所謂偽距指的是衛(wèi)星至用戶間的距離測(cè)量是基于衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間與到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間之差，但是衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)的時(shí)鐘是有誤差的，所以無(wú)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(guó)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(guó)及周邊區(qū)域還提供RDSS服務(wù)能力。對(duì)用戶提供兩種服務(wù)，一種為免費(fèi)公開(kāi)服務(wù)，一種為授權(quán)服務(wù)，通過(guò)信號(hào)與信息加密實(shí)現(xiàn)授權(quán)服務(wù)。

北斗的主要特色

(1)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航與通信集成。

北斗的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航與通信集成，增強(qiáng)了導(dǎo)航能力和搜索救援能力?？蓪?shí)現(xiàn)用戶信息共享和信息交換。中國(guó)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(shí)現(xiàn)公開(kāi)服務(wù)相互兼容,必要時(shí)可提供多系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(shí)授權(quán)服務(wù)。

(4)以雙向偽距時(shí)間同步方法擺脫衛(wèi)星時(shí)間同步與精密軌道之間的依賴關(guān)系。解除了一個(gè)衛(wèi)星原子鐘性能下降對(duì)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(jìn)行搜索，專利分析如下：

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

從申請(qǐng)量趨勢(shì)上來(lái)看，從2010年開(kāi)始，我國(guó)的北斗導(dǎo)航相關(guān)產(chǎn)業(yè)的專利申請(qǐng)量逐年上升，在2016年達(dá)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(guó)人對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)的空前高漲，且北斗導(dǎo)航是一個(gè)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(lái)，北斗導(dǎo)航的相關(guān)專利申請(qǐng)量會(huì)持續(xù)走高。

從技術(shù)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，目前，北斗導(dǎo)航相關(guān)專利中，G01S19/42、H04L29/08、G01S19/33這三個(gè)IPC擁有的專利申請(qǐng)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(wú)線電定向、無(wú)線電導(dǎo)航、無(wú)線電測(cè)距等），H04L29/08（數(shù)字信息的傳輸，例如電報(bào)通信（電報(bào)和電話通信的公用設(shè)備入），G01S19/33（衛(wèi)星無(wú)線電信標(biāo)定位系統(tǒng)；利用這種系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)確定位置、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(jí)芯片、通用導(dǎo)航芯片、導(dǎo)航終端和授時(shí)終端，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展。上游研發(fā)是推動(dòng)整個(gè)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(fèi)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(cè)繪、授時(shí)、海用，對(duì)精度要求較高且價(jià)格昂貴；普通民用消費(fèi)主要用于車輛監(jiān)控、車輛導(dǎo)航、信息服務(wù)、個(gè)人跟蹤、娛樂(lè)消費(fèi)等領(lǐng)域。

(3)下游主要集中在運(yùn)營(yíng)服務(wù)，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中，運(yùn)營(yíng)服務(wù)占其導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的比例最大，并且是增長(zhǎng)最快的部分。而我國(guó)北斗產(chǎn)業(yè)中運(yùn)營(yíng)服務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到平均水平。

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作者：趙薇 超凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)股份有限公司

編輯：IPRdaily趙珍          校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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