0引言
激光雷達是以發(fā)射激光束探測 目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息。激光雷達是一種可以精確、快速獲取目標三維空間信息的主動探測技術。三維成像激光雷達作為一種主動成像系統(tǒng),與被動成像系統(tǒng)相比,具有可獲得高精度距離信息以及不受光照條件限制的優(yōu)勢;與微波成像系統(tǒng)相比,具有角分辨力高、測量精度高、抗干擾能力強以及系統(tǒng)易小型化的優(yōu)點;在目標識別、分類和高精度三維成像及測量方面有著獨特的技術優(yōu)勢,因而被廣泛應用于軍事、航空航天以及民用三維傳感等領域[1]。
智能網聯(lián)背景下,電動汽車不再是單純的交通工具,網聯(lián)信息以及激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、定位及導航裝置等各類車載傳感器,將為車輛提供全方位的信息交互、共享和狀態(tài)感知能力[2]。其中激光雷達由于其自身具有的優(yōu)勢,已經成為智能汽車技術中至關重要的高精度傳感器,而核心技術創(chuàng)新仍是當前階段智能網聯(lián)汽車加速發(fā)展的關鍵[3]。伴隨著智能汽車的快速發(fā)展,逐漸被廣泛使用的激光雷達技術也在快速發(fā)展。本文基于專利數(shù)據(jù)分析挖掘,探究激光雷達技術發(fā)展歷程,可為我國激光雷達產業(yè)的發(fā)展提供一些參考。
1全球專利申請情況
1.1申請趨勢分析
激光雷達技術的發(fā)明專利申請趨勢如圖1所示。由于發(fā)明專利申請的公開在時間上存在一定的滯后性,因此2022—2023年的專利申請數(shù)量未能統(tǒng)計完全,數(shù)量有所減少。
由圖1可知,申請量總體上逐年呈上升趨勢,每年專利申請量的變化趨勢可以細化分為以下幾個階段:
1)技術萌芽期:2000年以前,激光雷達技術研究工作剛剛起步,發(fā)展較慢,專利的申請數(shù)量極少,呈現(xiàn)出一種十分緩慢的增長形勢。這一時期專利申請主要集中在日本,申請人涉及電子信息、汽車電子等技術領域,具有代表性的企業(yè)有三菱電機、日產汽車、日本電氣、豐田汽車等,這得益于當時日本在電子技術領域技術較為先進。
2)平穩(wěn)發(fā)展期:2001—2014年,電子技術不斷發(fā)展,汽車技術不斷進步,家用轎車逐漸普及,這都促進了激光雷達技術的發(fā)展,全球專利申請量逐年增多,卻發(fā)展平穩(wěn),并未得到快速發(fā)展。在眾多申請人中,全球最大汽車供應鏈企業(yè)—博世公司在申請量上處于明顯優(yōu)勢地位。日本電裝、德國大陸公司也都加入到激光雷達的研發(fā)中。
3)高速發(fā)展期:2015年至今,激光雷達的全球專利申請量呈現(xiàn)出高速增長態(tài)勢,增長曲線急劇陡峭,時至今日仍然是其發(fā)展的高速期。隨著信息通信技術、大數(shù)據(jù)、云計算以及人工智能技術的發(fā)展,搭載了先進傳感系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的智能汽車得到了快速發(fā)展,其中先進傳感系統(tǒng)中的激光雷達也得到了快速發(fā)展。這一時期具有代表性的申請人主要有博世公司、谷歌母公司Alphabet旗下自動駕駛汽車企業(yè)waymo以及深圳市速騰聚創(chuàng)科技有限公司。
1.2 主要申請人申請量分布
圖2為2015—2023年高速發(fā)展期激光雷達全球專利申請的主要申請人的申請量排名情況,其中申請量最多的為博世公司,排名第二的是谷歌母公司 Alphabet旗下自動駕駛汽車企業(yè)waymo,排名第三的是深圳市速騰聚創(chuàng)科技有限公司。
從申請量排名前十位的企業(yè)來看,既包括汽車電子供應商博世公司、三星電子,也包括傳統(tǒng)汽車公司通用全球技術、福特全球技術、現(xiàn)代汽車、戴姆勒公司,還包括智能駕駛提供商waymo、華為;而速騰聚創(chuàng)是一家智能激光雷達系統(tǒng)科技企業(yè),通過激光雷達硬件、感知軟件與芯片三大核心技術閉環(huán),為市場提供自動駕駛激光雷達環(huán)境感知解決方案;大疆則是全球領先的航拍無人機科技公司,激光雷達的應用使其能夠出色地完成避障和自動飛行任務功能。
激光雷達技術屬于重點前沿科技,主要應用于智能汽車領域,同時在無人機領域及其他機器人領域也有巨大潛力;不論是傳統(tǒng)的汽車電子供應商、汽車企業(yè)還是智能駕駛供應商,都加入了激光雷達領域的角逐,同時也孕育出專門提供自動駕駛激光雷達環(huán)境感知解決方案的公司,可見激光雷達技術的研究已經呈現(xiàn)百家爭鳴、百花齊放的繁榮景象。
我國在激光雷達技術領域處于重要地位,但與國外科技巨頭相比還有差距,未來仍需持續(xù)加強在激光雷達技術上的科研投入,加強激光雷達技術研究成果在多種應用領域的轉化。
1.3申請區(qū)域分布
圖3為2015—2023年高速發(fā)展期激光雷達全球專利申請區(qū)域分布,該技術專利申請量排名前五位的國家/地區(qū)/組織分別是中國、美國、WIPO、德國和韓國。其中,中國、美國在這一領域的專利申請數(shù)量遠高于其他國家/地區(qū)/組織,占比為68.93%,主要原因是美國的汽車技術、電子技術發(fā)展成熟,同時人工智能發(fā)展較早,智能汽車、激光雷達發(fā)展的土壤肥沃、基礎扎實;而近年來,我國對智能汽車發(fā)展的重視,我國企業(yè)對知識產權保護認知的不斷提升,使得我國智能汽車、激光雷達發(fā)展勢如破竹,各大企業(yè)競相追逐,力爭在智能汽車這一新興領域實現(xiàn)彎道超車。
2 中國專利申請情況
2.1 中國專利申請趨勢
中國專利申請中激光雷達發(fā)明專利申請量趨勢如圖4所示。從圖中可以看出,激光雷達技術從1994開始出現(xiàn)國內專利申請,1994—2002年,專利申請數(shù)量較少,屬于技術萌芽期;2003—2010年屬于平穩(wěn)發(fā)展期;2011—2015年屬于低速發(fā)展期;2016年至今屬于高速發(fā)展期,其間國內專利申請數(shù)量快速增長,增長曲線急劇陡峭。由此可知,中國專利申請量與全球專利申請量變化趨勢基本一致。
2.2 中國專利申請人分布
圖5為2016—2023年高速發(fā)展期激光雷達中國專利申請的主要申請人的申請量排名情況,可以看出研究力量主要分布在科技企業(yè)和高校中。其中高校主要有浙江大學、北京理工大學和清華大學,這得益于這些高校對于激光雷達方向的研究,比如浙江大學的劉東教授主要研究環(huán)境激光雷達。
在前十名的申請人中外國企業(yè)僅有一家—博世公司,國內速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、華為、鐳神智能、大疆、萬集科技等企業(yè)憑借各自的優(yōu)勢,群雄逐鹿,市場競爭十分激烈。除大疆外,其他各公司的激光雷達均主要應用于車輛。
可見,在激光雷達專利申請中,中國主要企業(yè)和高校的專利申請總量遠遠高于國外企業(yè),說明在國內的激光雷達技術領域,中國企業(yè)和高校在市場競爭中占據(jù)主導地位,已形成頗具規(guī)模的激光雷達產業(yè),促進了我國激光雷達的快速發(fā)展以及智能汽車的產業(yè)升級。
2.3 中國專利申請各省市申請量分布
如圖6所示,從中國專利申請的各省市申請量分布來看,最多的是北京市,申請量有4 940項專利,主要申請人有北京理工大學、萬集科技、清華大學等;緊隨其后的是廣東省,有4 757項專利,主要申請人有速騰聚創(chuàng)、華為、鐳神智能、大疆等;之后分別為江蘇省、上海市和浙江省,代表申請人分別為東南大學、禾賽科技和浙江大學等。
3 結論
本文分析了激光雷達技術的全球及國內專利申請趨勢、主要申請人、申請地域,通過分析可以看出:激光雷達技術目前正處于快速發(fā)展時期,全球以及中國申請量快速增長;國內激光雷達高科技企業(yè)也在快速發(fā)展,這得益于國內智能汽車的飛速發(fā)展,但國內高科技企業(yè)對于全球專利布局不夠重視。因此,國內企業(yè)應當抓住智能汽車和激光雷達快速發(fā)展這一機遇,勇于迎接挑戰(zhàn),找準激光雷達發(fā)展趨勢,不斷加大激光雷達技術研發(fā)投入,提高專利申請質量,同時重視國外專利申請,加強全球戰(zhàn)略布局。
[參考文獻]
[1]王海峰.激光雷達測距技術在無人駕駛場景中的專利布局研究[J].數(shù)碼設計(上),2021,10(5):374.
[2] 申永鵬,袁小芳,趙素娜,等.智能網聯(lián)電動汽車節(jié)能優(yōu)化控制研究進展與展望[J]. 自動化學報,2023,49 (12):2437—2456.
[3]馬艷.智能網聯(lián)汽車發(fā)展亟待構建完善產業(yè)合作生態(tài)[N].中國工業(yè)報,2023—10—13(003).
2024年第12期第21篇
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