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分析报告:无人机行业专利分析

路浩知识产权联盟 刘云

【导读】欧美发达国家和中国是无人机专利申请的最主要区域。中国是无人机技术专利的第一申请量大国。北京航空航天大学以150项专利的成绩在全球无人机专利权人榜单上排名第五位。民用无人机领军企业大疆创新共有专利及专利申请243件,其中涉及无人机主要技术的专利共32件。

路浩联盟专利信息分析专家刘云以民用无人机全球专利分析的独特视角,为我们解读了无人机行业的技术现状与发展趋势,使读者对无人机行业有全面而清晰的认知。

无人机行业发展历程

近年来,无人机作为一个高频词时常出现在公众视野中,《舌尖上的中国》和《爸爸去哪儿》等节目中令人赏心悦目的航拍画面就是无人机主导的。

无人机,顾名思义是无人驾驶的飞机。从20世纪初飞机的诞生起,由于考虑到驾驶飞机的安全性,当时的人们就已经提出了无人驾驶飞机的想法。直至20世纪30年代,英国费雷尔公司将一架“女王”双固定翼飞机改造成无人靶机,开启了无人机进入航空史的序幕。

早期的无人机主要应用于军事用途,二战中无人靶机被用于训练防空炮手,二战后,随着电子技术的进步,无人机更多地被应用于军事侦查。随着美国国家航空航天局的X-36试验型无尾无人战斗机的研制成功,标志着无人机登上了战斗的舞台,成为未来战争最热门的武器。

近年来无人机技术逐渐成熟,制造成本和进入门槛降低,消费级无人机市场已经爆发,而民用无人机市场处于爆发前夜。从国外的发展实践来看,无人机已成功应用于安保、搜索和营救以及其他民用领域,特别是在许多复杂、危险的空中活动中,更具备独特优势。目前民用无人机主要有八大应用:房地产销售、体育摄影、高速公路监控、野生动物研究、大气研究、狩猎和反狩猎、救灾以及环境监测。无人机产品也依据产品的性能,覆盖了从几百元儿童玩具至几十万的专业级飞行器。

专利概况

快速发展的无人机技术和未来广阔的市场让无人机厂商及研发人员清楚地认识到自身技术的重要性,越来越多的无人机相关技术被申请了专利,据统计,截至2015年4月22日全球共有4355项相关专利及专利申请(数据库来源:Derwent Innovations Index和CNIPR)。进入21世纪,无人机专利申请量逐年增长,自2010年进入高速发展期,2014年公开的专利申请高达861项。

专利权人排名

通过对专利权人进行排名得出,占据前三名的均为国际知名公司,分别是波音公司、霍尼韦尔公司和贝尔直升机公司,并且申请量较之后的企业有很大的领先。

波音公司(The Boeing Company)是全球航空航天业的领袖公司,也是世界上最大的民用和军用飞机制造商。同时,波音公司也大量设计并制造旋翼飞机、电子和防御系统、导弹、卫星、发射装置、以及先进的信息和通讯系统。其客户分布在全球90多个国家,是美国最大的出口商之一。

霍尼韦尔国际(Honeywell International)成立于1885年,是一家从事自控产品开发及生产的国际性公司,业务涉及:航空产品和服务,楼宇、家庭和工业控制技术,汽车产品,涡轮增压器,以及特殊材料。公司拥有的多种专利产品为自身及客户带来了竞争优势。

贝尔直升机德事隆公司(Bell Helicopter Textron),是世界上最大的直升机制造商,其主要生产民用和军用直升机以及倾转旋翼机。贝尔直升机德事隆公司的前身,是成立于1935年的贝尔飞行器公司,当时主要从事战斗机的设计制造。1941年,贝尔正式进入直升机领域。贝尔直升机德事隆公司主要在沃斯堡和德克萨斯州的Amarillo生产军用直升机和倾转旋翼机,而民用的直升机则集中在加拿大魁北克省的米拉贝尔生产。

我国申请人中,北京航空航天大学、西北工业大学、南京航空航天大学等高校名列前茅,国家电网公司的申请量也高居第二,同时也有一些近两年才开始发展无人机技术的新型企业榜上有名。

专利技术分布

无人机产品涉及机械、电子控制等多个技术领域,通过对相关专利文献的技术主题分析,如下图所示,关于无人机的技术热点绝大多数分布在飞行器、旋翼机等飞行设备方面;此外机身、机翼、起落架等机械结构方面也占有一定比例;还有小部分涉及无人机的操作和控制领域,而无人机的最普遍应用方面,即导航方面的应用也榜上有名。通过此图也可看出,随着无人机技术在近些年来的高速发展,其硬件方面的技术发展已经达到了一定的水平,很多企业开始研发和使用基于无人机的应用系统,所以其最主要的“导航”功能,已经在技术热点中开始涌现,这表明无人机相关的发明正在从基础结构部件转向无人机应用系统方面,这也是本行业专利申请和布局时值得关注和考虑的。

专利地域分布

通过对无人机相关专利文献的地域进行分析,如图所示,欧美发达国家和中国是无人机专利申请的最主要区域。虽然来自中国的专利权人数量远不如欧美发达国家,但是由于中国广阔的市场空间和不可忽视的发展态势,加之近年来中国政府对于知识产权保护的大力推动,使得中国成为无人机技术专利的第一申请量大国。

而在对国内专利进行申请人地域统计发现,94%的专利均为本土申请人,只有6%的来自国外,其中主要来自美国、德国和法国等欧美发达国家。这表明国外无人机厂商还未对我国展开大规模专利布局。

来自本土的申请人中,北京、江苏、广东、陕西专利申请量较大,其中北京、江苏和陕西因聚集了大量科研院所,故具有较强的研发能力,而广东制造业发达,生产实践中对无人机技术也多有创新或改进。

申请人分析

进一步分析我国本土专利申请人的来源得出,我国有一半的专利申请来自于企业,但在企业中又缺乏占有绝对优势的大型企业,大多是专攻某方面技术的小型企业,并且大多只持有少量的专利。

波音公司、霍尼韦尔公司和贝尔直升机公司是无人机领域全球领先的三家公司,通过对其技术分布分析发现,领衔无人机相关领域的波音公司和霍尼韦尔公司的技术分布较类似,在无人机部件、控制、无人机设备及应用和优化方面均有一定比例的专利,可见其具有较为雄厚的研发实力。

对比我国无人机厂商,选取拥有110项专利技术的重庆金泰航空工业有限公司进行分析,该企业专利申请主要集中在无人机机械部件方面,占比75%;一方面表明其研发角度比较集中,在无人机机械部件方面有较明显的技术优势,另一方面也暴露出其在无人机控制、优化等方面技术较为薄弱。

通过对国内相关专利申请量排名前两名的北航和国家电网进行分析,其在无人机各技术领域专利分布较为均匀,贴近世界先进企业的专利布局。

北航作为中国第一所航空航天高等学府,拥有大量专业人才,也拥有强劲的研发实力,在国内无人机相关专利申请量位居第一。但是众所周知,我国高校的专利转化率非常低,所以需要加快产学研的步伐,一方面和国内厂商合作研发,另一方面加强专利转化运用,让先进技术从实验室走向市场。

国家电网在2009年初正式立项研制无人直升机巡检系统。近几年,无人机在电力系统的应用从无到有,并越来越广泛,一是在应用领域上,涵盖了电网建设放线、输电线路巡检及电网故障处置;二是从沿海到内地,都有开展无人机巡线报道,无论是山区、平原、高原巡线都有无人机足迹。从专利布局来看,在无人机各主要技术领域均有一定比例的专利申请。

行业之星

通过市场调研,成立于2006年的深圳市大疆创新科技有限公司(DJI-Innovations,简称DJI),被誉为国内民用无人机领军企业,受到业界广泛关注。大疆创新致力于专业航拍无人机的研发和生产,具有包括Ace系列工业无人直升机智能飞行控制系统和地面站控制系统,WooKong-M系列多旋翼控制系统级地面站系统,Zenmuse禅思系列高精工业云台,Spreading Wings筋斗云系列多旋翼专业影视航拍飞行器,包含了高清数字图传的Ruling如来系列多功能手持地面控制终端,以及IOSD视频叠加系统等周边产品。此外,大疆还推出了专门针对模型和玩具市场的WooKong-H遥控直升机飞控系统,Naza系列飞控系统,Flame Wheel 风火轮系列轻型多轴飞行器等产品,客户遍布全球40多个国家,2013年销量高达8亿元,目前几乎占据了全球小型无人机市场半壁江山。

而通过对其专利情况进行分析,大疆创新共有专利及专利申请243件,其中涉及无人机主要技术的专利共32件,自2009年申请第一件专利,之后除2010年外,每年均有专利产出,且总体呈上升趋势,在去年实现了专利量的激增,据公开数据显示,2014年申请量为17件。

从专利申请类型角度来看,大疆创新也进行了布局,形成了发明、实用新型和外观设计的组合保护。

从技术分布来讲,大疆创新在结构部件和无人机控制方面具有较强的技术实力,而在无人机定位方面也有一定的创新,并凭借“一种基于GPS/INS智能导航系统的无人机飞行控制器”荣获2013年度深圳市科技进步奖技术开发类一等奖。

从发明人角度统计,大疆创新的创始人汪滔以13件专利的数量排名第一,无愧为团队的灵魂人物。

大疆创新作为年营业额约30亿、拥有近2000名员工,拥有世界首富比尔•盖茨和苹果公司联合创始人沃兹尼亚这样粉丝的创新型科技企业,无疑是非常成功的,但从其专利方面来看,才刚刚起步。面对广阔的市场空间,巨大的经济利益,无人机市场必将呈现混战厮杀。而保护好自身技术,捍卫自己的合法权益,避免仿造假冒则是走在前列的大疆创新应该提前考虑的。如何做好专利挖掘,形成专利布局,特别是海外市场的专利布局和预警,对于大疆创新而言任重而道远。我们为大疆创新已取得的成功喝彩,但我们更希望能更长久地看到他立足在无人机世界的舞台。

行业展望

有分析师预计,目前全球民用无人机已形成约1000亿美元的市场规模,而未来20年我国民用无人机需求有望达到460亿元,并且随着技术的发展,无人机市场前景和商业潜力会更加广阔。目前来看,以无人机为代表的通用航空产业已成为发达国家一个重要的支柱产业,而国内无人机市场才刚刚起步。不过,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》、《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《国务院关于加强测绘工作的意见》等一系列文件,以及国家海洋局、国家气象局等相关部门的政策和近期规划,为未来无人机在非军事领域的发展应用提供了广阔的空间。

据中国航空器拥有者及驾驶员协会(AOPA)估计,包括研发、生产、运营在内,我国目前有300至400家民用无人机企业,从业人员超过万人,但从专利角度进行分析,我国还未出现业内行业领军企业,大多企业仍在高速发展中,相信伴随着无人机技术的不断创新,产品类型不断增加,在不久的将来无人机定将改变我们每一个人的生活。