青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所 張卓群 肖 強(qiáng) 徐文亭 王春莉 何 歡

從專利視角看全球物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展

青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所 張卓群 肖 強(qiáng) 徐文亭 王春莉 何 歡

無線射頻識(shí)別是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文使用該技術(shù)全球?qū)＠麛?shù)據(jù)，以統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)合文本聚類等研究方法，通過專利總體發(fā)展趨勢(shì)、競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)、技術(shù)領(lǐng)域、重點(diǎn)技術(shù)等多角度分析，揭示了該技術(shù)在全球及我國(guó)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，并得出相關(guān)結(jié)論。

無線射頻識(shí)別；專利分析；競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家；競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)；技術(shù)領(lǐng)域；重點(diǎn)技術(shù)

1.引言

無線射頻識(shí)別（RFID，Radio Frequency Idenficaon）在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)中居于首位[1]，是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，由標(biāo)簽、讀寫器、天線組成，通過射頻信號(hào)快速自動(dòng)識(shí)別各種狀態(tài)或環(huán)境下的物體，讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行管理，過程中無需人工干預(yù)。

目前全球RFID競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，我國(guó)在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)上處于發(fā)展階段，RFID芯片以進(jìn)口為主，讀寫器主要是組裝，中間件開發(fā)嚴(yán)重不足，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。如何突破這些瓶頸，對(duì)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及在全球的地位至關(guān)重要。

全球RFID的發(fā)展情況集中體現(xiàn)于專利文獻(xiàn)中。本文擬從專利視角分析全球RFID技術(shù)發(fā)展路線、競(jìng)爭(zhēng)格局、未來趨勢(shì)，揭示研發(fā)熱點(diǎn)，識(shí)別主要競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家、研發(fā)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新情況與特點(diǎn)，尋找我國(guó)的正確發(fā)展路徑，為自主創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃提供參考。

2.研究方法與數(shù)據(jù)來源

本研究以專利分析方法，對(duì)來自專利文獻(xiàn)的大量信息加工組合，以統(tǒng)計(jì)學(xué)手段使其具有縱覽全局及預(yù)測(cè)的功能，上升為有價(jià)值的情報(bào)[2]。數(shù)據(jù)源自法國(guó)QUESTEL_ORBIT系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供多語種混合檢索和在線分析功能。經(jīng)查詢技術(shù)文獻(xiàn)，確定關(guān)鍵詞為：射頻識(shí)別、射頻標(biāo)識(shí)、電子標(biāo)簽、射頻標(biāo)簽、RFID、

RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION、RF IDENTIFICATION。檢索式：(射頻識(shí)別 OR 射頻標(biāo)識(shí) OR 電子標(biāo)簽 OR 射頻標(biāo)簽 OR

RFID OR (RADIO w FREQUENCY w IDENTIFICATION) OR (RF w IDEN

TIFICATION))，檢索到41407個(gè)專利族，時(shí)間至2015年12月。

3.全球RFID專利分析

3.1 總體趨勢(shì)

圖1為全球RFID歷年專利數(shù)量，兩列柱分別代表申請(qǐng)量和公開量（由于專利申請(qǐng)延遲公開，近3年數(shù)據(jù)不全）?？煽闯鯮FID技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：

3.1.1 緩慢發(fā)展（1987-2002年）。15年間，該技術(shù)從無到有，經(jīng)過測(cè)試后進(jìn)入早期商業(yè)應(yīng)用，專利產(chǎn)出較少。

3.1.2 迅猛增長(zhǎng)（2003-2007年）。此期間RFID研發(fā)熱度急劇上升，每年從不足800件到超過3500件。產(chǎn)品種類更加豐富，成本下降，行業(yè)應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大。

3.1.3 短暫下降（2008-2009年）。專利申請(qǐng)短暫下滑，為技術(shù)研發(fā)遇到障礙或國(guó)際金融危機(jī)所致。

3.1.4 復(fù)蘇上升（2010至今）。專利申請(qǐng)恢復(fù)并迅速上揚(yáng)，技術(shù)不斷成熟，向應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)散。

圖1 世界RFID專利技術(shù)發(fā)展總體趨勢(shì)

3.2 競(jìng)爭(zhēng)分析

3．2．1 競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家分析

通過國(guó)家（地區(qū)）在某一領(lǐng)域的專利優(yōu)先權(quán)數(shù)量，可比較各國(guó)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力。圖2顯示美國(guó)是RFID競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的國(guó)家，達(dá)8271件；韓國(guó)、中國(guó)列二、三位，均為5000余件；日本第四，4800余件，這四國(guó)屬第一梯隊(duì)；德國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、英國(guó)、法國(guó)為第二梯隊(duì)；其余國(guó)家為第三梯隊(duì)。

從公開國(guó)（地區(qū)）專利數(shù)量可了解技術(shù)流動(dòng)方向，即市場(chǎng)布局。圖2表明美國(guó)是全球RFID最大技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)；中國(guó)為全球第二大市場(chǎng)；其次是日本、韓國(guó)。從世界范圍看，亞洲、北美、歐洲為主要區(qū)域。

圖2 全球RFID國(guó)家創(chuàng)新實(shí)力比較與市場(chǎng)布局

從圖3又可看出，美國(guó)早在上世紀(jì)80年代末就開始研發(fā)RFID，擁有該領(lǐng)域基礎(chǔ)專利，是全球技術(shù)主導(dǎo)者；日本是技術(shù)跟隨者；韓國(guó)起步時(shí)間晚于日本，專利量持續(xù)暴漲數(shù)年后下滑，是典型的技術(shù)應(yīng)用者；中國(guó)與韓國(guó)類似，但時(shí)間晚幾年，是技術(shù)應(yīng)用跟隨者。

3．3．2 競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)分析

3.2.2.1 主要研發(fā)機(jī)構(gòu)

表1為全球前30家RFID專利研發(fā)機(jī)構(gòu)。日本13家，機(jī)構(gòu)數(shù)量和專利擁有量明顯占優(yōu)，以大公司帶動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新；其次是美國(guó)，7家公司；韓國(guó)5家，以國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究院主導(dǎo)創(chuàng)新，輔以幾大龍頭企業(yè)，政府色彩明顯；歐洲有4家跨國(guó)大公司；中國(guó)臺(tái)灣財(cái)團(tuán)法人工研院進(jìn)入全球RFID競(jìng)爭(zhēng)前列，中國(guó)大陸沒有機(jī)構(gòu)入列。

圖3 主要競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家RFID技術(shù)發(fā)展情況

表1 全球主要RFID研發(fā)機(jī)構(gòu)綜合統(tǒng)計(jì)

3.2.2.2 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力比較

專利引用（自引、他引）情況可反映研發(fā)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新能力。自引是自主技術(shù)的衍生，他引則是借鑒外來技術(shù)。全球RFID專利引用網(wǎng)絡(luò)表明，美國(guó)公司自引率高，自主創(chuàng)新力突出；亞洲、歐洲公司他引率高，自主創(chuàng)新比重相對(duì)較低。

3.2.2.3 核心競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)

各研發(fā)機(jī)構(gòu)間的專利引證關(guān)系可顯示出核心競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)。全球RFID專利形成以美國(guó)IBM、ROUND ROCK RESEARCH、易騰邁公司為核心的引證網(wǎng)絡(luò)，表明這三家公司是RFID技術(shù)源頭和行業(yè)領(lǐng)軍者。亞洲、歐洲機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離核心地帶，是在核心技術(shù)上的二次創(chuàng)新或應(yīng)用性研發(fā)。

3．2．3 技術(shù)領(lǐng)域分析

3.2.3.1 全球RFID專利IPC分類及趨勢(shì)

本文采用國(guó)際專利分類法（IPC）分析RFID專利涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域，并結(jié)合年份變化反映RFID技術(shù)發(fā)展與熱點(diǎn)演化。結(jié)果是在130多個(gè)IPC小類中，G06K（技術(shù)內(nèi)容見表2）出現(xiàn)最早、申請(qǐng)量最大，是RFID核心領(lǐng)域，仍在增長(zhǎng)中；出現(xiàn)較早的G06F、G06Q，前者近年來呈減弱態(tài)勢(shì)，表明已趨向成熟；后者呈逐年增長(zhǎng)，向各應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)散。G08B、H04B在一個(gè)集中高峰后迅速回落，研發(fā)熱度期已過；H01Q、H04L則一直平穩(wěn)發(fā)展；H04Q經(jīng)過一個(gè)高峰后迅速消失，關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)解決；G07C是近年來迅速增長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

表2 RFID專利主要國(guó)際專利分類（前10）

3.3.3.2 中國(guó)RFID專利IPC分析

分析中國(guó)RFID專利布局對(duì)指導(dǎo)我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。目前在我國(guó)申請(qǐng)公開的RFID專利已超過1萬件。近幾年我國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)公司、深圳遠(yuǎn)望谷、中興通訊、北京物資大學(xué)等專利數(shù)量已超過國(guó)外產(chǎn)業(yè)巨頭，但多為實(shí)用新型專利，專利中30%以上是國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)的此類專利，國(guó)外大公司申請(qǐng)專利已經(jīng)很少，可認(rèn)為已經(jīng)完成了在我國(guó)的專利布控。

由于在無線電電子信息領(lǐng)域基礎(chǔ)落后，我國(guó)研發(fā)機(jī)構(gòu)一直未能掌握RFID核心技術(shù)，受制于人，只能做應(yīng)用性研發(fā)。為了扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面，有必要研究國(guó)外機(jī)構(gòu)在我國(guó)的專利部署，避其鋒芒，發(fā)現(xiàn)技術(shù)空白區(qū)，加緊部署自主專利，形成本土優(yōu)勢(shì)，確保我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。目前看我國(guó)RFID幾大主力機(jī)構(gòu)的研發(fā)主要集中于G06K、G06Q、H01Q、G08B等少數(shù)領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域中則少有專利布局，國(guó)外公司也未進(jìn)入，是我國(guó)機(jī)構(gòu)應(yīng)加緊探索突破的方向。

3．3．4 重點(diǎn)技術(shù)分析

應(yīng)用文本挖掘方法對(duì)RFID專利文本中的技術(shù)主題詞進(jìn)行抽取、同（近）義詞合并、統(tǒng)計(jì)排序，實(shí)現(xiàn)技術(shù)聚類，依詞頻篩選出重點(diǎn)技術(shù)；不同技術(shù)主題詞的共現(xiàn)率體現(xiàn)了技術(shù)間的關(guān)聯(lián)度，對(duì)識(shí)別技術(shù)流向和遷移路徑等有重要參考價(jià)值。

3.3.4.1 重點(diǎn)技術(shù)主題

專利文本聚類得到26項(xiàng)RFID重點(diǎn)技術(shù)，歸為11大類，見表3。其中前三類占專利總量的70%以上，為RFID關(guān)鍵技術(shù)。

3.3.4.2 重點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)度

因RFID專利涉及技術(shù)眾多，本研究主要分析了三大關(guān)鍵技術(shù)之間、系統(tǒng)集成技術(shù)與其他技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)果顯示：

三大關(guān)鍵技術(shù)之間，標(biāo)簽、讀寫器交叉明顯，關(guān)聯(lián)度最高；其次是標(biāo)簽、讀寫器、天線之間；標(biāo)簽、天線關(guān)聯(lián)度居中；讀寫器、天線之間及單一技術(shù)占比都比較低。

系統(tǒng)集成技術(shù)與標(biāo)簽/讀寫器的關(guān)聯(lián)度最高；其次是與標(biāo)簽/讀寫器/天線、標(biāo)簽/天線、標(biāo)簽、讀寫器、天線。

表3 RFID專利重點(diǎn)技術(shù)主題

4.結(jié)論

經(jīng)分析全球RFID技術(shù)專利，可得出如下結(jié)論：

4.1 無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）從出現(xiàn)至今近30年期間，經(jīng)過緩慢發(fā)展、迅猛增長(zhǎng)、短暫下降、復(fù)蘇上升四個(gè)階段，目前仍處于技術(shù)發(fā)展期。

4.2 美國(guó)是全球RFID技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的國(guó)家、產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)者，掌握核心技術(shù)；日本是技術(shù)跟隨者；韓國(guó)是技術(shù)應(yīng)用者；中國(guó)是技術(shù)應(yīng)用的跟隨者。亞洲、北美、歐洲為主要競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。

4.3 全球主要的RFID研發(fā)機(jī)構(gòu)，日本在數(shù)量上占優(yōu)，以大公司為主；其次是美國(guó)；韓國(guó)以國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究院主導(dǎo)創(chuàng)新，輔以幾大龍頭企業(yè)，政府色彩明顯；歐洲機(jī)構(gòu)主要是跨國(guó)公司；中國(guó)臺(tái)灣財(cái)團(tuán)法人工研院有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，全球主要研發(fā)機(jī)構(gòu)中無中國(guó)大陸機(jī)構(gòu)。

4.4 美國(guó)公司創(chuàng)新能力突出，IBM、ROUND ROCK RESEARCH、易騰邁三大公司為全球RFID技術(shù)源頭；亞洲、歐洲機(jī)構(gòu)主要是跟隨美國(guó)，在其基礎(chǔ)技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新或應(yīng)用性研發(fā)。

4.5 全球RFID專利IPC主要集中于G06K，為研發(fā)集聚點(diǎn)，一直處于增長(zhǎng)之中；其次為G08B、H04B、G06F、G06Q、H04B、H01Q、H04L、G07C等；標(biāo)簽、讀寫器、天線為RFID關(guān)鍵技術(shù)，其中標(biāo)簽、讀寫器關(guān)聯(lián)明顯；系統(tǒng)集成技術(shù)與標(biāo)簽/讀寫器的關(guān)聯(lián)最強(qiáng)。

4.6 我國(guó)在RFID領(lǐng)域未掌握核心技術(shù)，公開專利數(shù)量迅速超過國(guó)外專利，但絕大部分為實(shí)用新型，集中布局于G06K、G06Q、H01Q、G08B等少數(shù)領(lǐng)域，國(guó)外大公司已完成在中國(guó)的專利布控，基本上不再申請(qǐng)專利。我國(guó)研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)在國(guó)外未進(jìn)入的領(lǐng)域?qū)で蟀l(fā)展空間。

[1]趙海霞．物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討[J]．中國(guó)西部科技,2010,14:25-26+43．

[2]百度百科．專利情報(bào)分析[EB/0L]http://baike．baidu．com/ link?url=．