張華強

(國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215163)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車保有量逐年遞增，導致交通擁堵情況嚴重、交通事故頻發(fā)及交通環(huán)境惡化等問題，威脅著人的生命安全及財產(chǎn)損失。交通事故數(shù)量居高不下，由此引發(fā)的人員傷亡嚴重，造成的損失達數(shù)百億元，車輛間碰撞事故占到我國道路交通事故總量的2/3 以上。

如何減少交通死亡人數(shù)和造成的經(jīng)濟損失成了重要的研究方向，其中，為了進一步加強道路交通安全，除了要規(guī)范駕駛人的駕駛行為、嚴格執(zhí)法以外，如何提升車輛自身的安全性能也是至關重要。

車輛的安全性能主要包括兩大類：一類是被動式安全性能，另一類則是主動式安全性能。被動式的安全性能是指安全帶、保險杠、安全氣囊等安全配置在碰撞發(fā)生時能夠減緩碰撞所帶來的沖擊傷害的性能。而主動式的安全性能則是指由車輛主動防撞系統(tǒng)在道路行駛過程中實時監(jiān)測、及時預警，在危險發(fā)生前及時采取相關措施，降低碰撞危險發(fā)生的概率，從而提升行車駕駛安全的性能[1]。

1 車輛主動性防撞技術分解

技術分解是對于所分析的技術領域作進一步的細化和分類，對于行業(yè)狀況、檢索專利信息以及檢索結果處理都具有非常重要的意義，有助于了解行業(yè)整體情況以及選取研究重點。通常，技術分解的展開可按技術手段(如結構、工藝流程、產(chǎn)品或用途)、技術問題、技術功效等角度進行技術分解。具體到車輛行駛安全領域而言，根據(jù)車輛主動性防撞技術可分為兩大技術分支：自動動作避免碰撞、提前預判碰撞可能，主要圍繞車輛自主性判斷的技術手段的不同進行分解。

在進行車輛自動動作避免碰撞處理中，根據(jù)目標物(例如：行人、車輛、建筑物等)與行駛車輛之間的距離和反應時間進行判斷，再具體分析采用何種技術手段，主要采用以下形式：

(1)剎車制動

車輛行駛過程中的安全距離測量、危險評判和預警、車速控制是主動防撞的重要功能之一，其中對于具有主動性防撞系統(tǒng)的車輛而言，車輛最為常見的技術手段是自動性動作進行剎車制動控制，有效地避免碰撞事故和追尾事故的發(fā)生。剎車制動防撞示意圖見圖1。

圖1 剎車制動防撞示意圖

(2)轉向變道

雖然剎車制動能夠通過降低車速來避免碰撞，但是由于駕駛員反應不及時或是受系統(tǒng)功能的限制，碰撞的風險不能完全消除。然而轉向變道時通過相鄰車道是否有影響變道目標來判斷車輛是否可以變道，當不存在影響變道目標時將車輛變道以避免碰撞的發(fā)生。轉向變道防撞示意圖見圖2。

圖2 轉向變道防撞示意圖

為了避免車輛發(fā)生碰撞，如何提前預判碰撞的可能性是非常重要的技術問題，現(xiàn)有技術中通常采用實時監(jiān)測車輛周圍的環(huán)境信息，主要包括自車速度、目標物速度、相對距離和道路狀況等信息，其中最主要的檢測手段主要涉及以下形式：

①雷達

雷達檢測的工作原理是不斷發(fā)射特定波段，傳播過程中碰到目標物后發(fā)射回來并被接收，進而計算出距離，其優(yōu)點是受氣候影響較小，缺點是遠距離檢測性能較差。雷達檢測示意圖見圖3。

圖3 雷達檢測示意圖

②圖像

視覺圖像識別技術能夠增加檢測范圍，基于視覺圖像技術的車輛其主動防撞預測效率和可控性更強，其中將視覺感知技術、視覺幾何測量技術等進行了融合，但是數(shù)據(jù)處理量大，設備價格高。圖像檢測示意圖見圖4。

圖4 圖像檢測示意圖

依據(jù)上述主動性防撞的技術手段和技術問題，可對車輛主動性防撞進行如下技術分解，具體分解如圖5所示。

圖5 車輛主動性防撞技術分解

2 全球?qū)＠暾垹顩r分析

主要對全球?qū)＠纳暾堏厔荨⑸暾垏?地區(qū)分布、重要申請人進行分析，從中得到車輛主動性防撞相關重要技術分支發(fā)展趨勢，以及各階段專利申請國家分布和主要申請人分布。其中將每個同族中最早優(yōu)先權日期視為該申請的申請日，一系列同族申請視為一件申請[2]。

2.1 全球?qū)＠暾堏厔莘治?/h3>

圖6為車輛主動性防撞技術專利申請趨勢，展示了車輛安全領域的全球?qū)＠暾埩磕攴萁y(tǒng)計數(shù)據(jù)。

圖6 全球?qū)＠暾堏厔?/p>

可以看出，涉及車輛主動性防撞技術的專利申請從20世紀80年代初開始出現(xiàn)，從總體上看，專利申請量呈遞增的狀態(tài)。以申請量增長率的變化為標準，車輛主動性防撞全球?qū)＠暾埓笾驴梢苑譃橐韵聨讉€階段：

第一階段：1984～1997年，車輛主動性防撞技術的發(fā)展還處于萌芽期，其整體專利申請量較小，但是奠定了車輛主動性防撞技術的基礎；

第二階段：1998～2004年，專利申請量明顯比1984～1997年的申請量增多，雖然車輛主動性防撞技術得到一定程度的發(fā)展，但是可能遇到了技術瓶頸，發(fā)展趨勢仍處于平穩(wěn)期；

第三階段：2005～2010年，申請量明顯增加，并且保持平穩(wěn)，其中可能與相關技術瓶頸已被突破有關，進入技術發(fā)展增長期；

第四階段：從2011年開始，車輛主動性防撞技術專利申請進入爆發(fā)式增長期，并于2016年專利申請量達到歷年申請量的頂峰?？v觀車輛主動性防撞技術的全球?qū)＠暾堏厔?，結果是呈大體穩(wěn)步增長的趨勢，這也與科學技術的進步與發(fā)展遙相呼應。

2.2 主要申請國家/地區(qū)專利分布

圖7展現(xiàn)了車輛主動性防撞技術的主要申請國家/地區(qū)專利分布情況?？梢钥闯?，日本(JP)專利申請量居于首位，占全球?qū)＠暾埩康?4%；中國(CN)的申請量居次席，占全球?qū)＠暾埩康?2%，雖然，中國(CN)在該技術方面的占有量同為32%，但是中國專利申請主要出現(xiàn)在2000年以后，專利質(zhì)量偏低，核心專利較少；第三位的是美國(US)，其申請量占全球申請量的12%；第四位的是德國(GE)，其申請量占全球申請量的10%；最后，韓國(KR)、歐洲(EP)、英國(UK)、法國(FR)也占了一定的申請量，除上述的國家/地區(qū)外，其他國家/地區(qū)涉及車輛主動性防撞技術的專利申請量相對較少，這與目前汽車工業(yè)發(fā)展水平基本相符合。

圖7 主要申請國家/地區(qū)專利分布

2.3 主要申請國家/地區(qū)專利技術分布

圖8和圖9進一步展現(xiàn)了涉及車輛主動性防撞技術的全球?qū)＠暾堉校饕暾垏?地區(qū)的專利技術分布情況。

圖8 主要申請國家/地區(qū)專利技術分布一

圖9 主要申請國家/地區(qū)專利技術分布二

可以看出，在涉及車輛主動性防撞技術的專利申請中，剎車制動的專利申請最多，轉向變道、雷達、圖像的專利申請量相當?？梢?，在車輛主動性防撞技術的專利技術革新方面，可能早期由于技術瓶頸的限制，主要技術手段集中在剎車制動方面，但是隨著電子技術和通信技術的發(fā)展，融合雷達、圖像技術的主動性防撞系統(tǒng)的技術手段發(fā)生了變化，豐富了主動性防撞系統(tǒng)設計的全面性以及提高了安全系數(shù)。

從圖10中可以得出中國、日本、美國、德國以及韓國自身的技術特點。

圖10 主要申請國家/地區(qū)技術主題分布

其中，以全球?qū)＠暾堉匾獏^(qū)域的日本和中國為例，其專利申請技術主題分布大體情況如下：

(1)日本：日本是專利申請大國，體現(xiàn)了其對技術研發(fā)的重視以及較強的專利保護意識，除關于雷達檢測方面的專利申請較少，日本的專利申請集中在剎車制動、轉向變道和圖像檢測，體現(xiàn)其技術優(yōu)勢性。日本是車輛主動性防撞技術的領導者之一，應重點關注日本相關技術的發(fā)展狀況。

(2)中國：剎車制動方面專利申請量較多，雷達檢測和圖像檢測申請量較為均勻，轉向變道的專利申請數(shù)量較少。主要原因是隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，國外來華企業(yè)在中國進行了專利布局，同時本土企業(yè)的發(fā)展也較為迅速，使得在中國專利呈“百花齊放”的狀態(tài)，但在真正的重點技術方面相比日本還是落后。

3 主要申請人/專利權人分析

3.1 全球主要申請人/專利權人申請量分析

從全球?qū)＠暾堉匾暾埲朔矫鎸囕v主動性防撞技術的專利申請作進一步分析，主要考慮申請人歷年的申請總量，按照申請總量進行排名，取排名前10名申請人進行分析。

圖11 示出了全球?qū)＠暾埩颗琶?0名的申請人，分別為(排名分先后)：豐田、日產(chǎn)、福特、博世、本田、現(xiàn)代、富士重工、電裝、通用以及沃爾沃。由此可以看出，排在前10位的申請人中，日本關于車輛主動性防撞技術的研究占有絕對領先地位，中國的總體申請量雖然居第二位，但是具有競爭力的企業(yè)并未進入排名前10位，可見我國在該方面的技術競爭力欠缺，并且日本和美國行業(yè)領軍企業(yè)早已進行了專利布局。

圖11 全球?qū)＠暾埩颗琶?0名的申請人

3.2 全球主要申請人/專利權人技術分布分析

從圖12可以看出，在剎車制動、轉向變道、雷達和圖像方面，上述10位主要申請人均有研究，并且均將剎車制動作為重點研究的內(nèi)容之一。在轉向變道方面，日產(chǎn)公司相比于其他申請人較為關注該技術的發(fā)展；在雷達檢測方面，本田和福特公司的申請量較大，可見這兩家公司對其進行了大量研究；在圖像檢測方面，福特、本田和博世的申請量較大。因此，上述申請人的技術優(yōu)勢特點鮮明。

圖12 主要申請人/專利權人技術分布

4 車輛主動性防撞技術發(fā)展路線

車輛主動性防撞技術從20世紀80年代開始發(fā)展，不同時期其發(fā)展側重的技術角度有所不同。側重于分析車輛主動性防撞技術中關于自動動作避免碰撞、提前預判碰撞的可能性的技術發(fā)展路線，并進一步探究其中重要技術分支的發(fā)展狀況。

4.1 車輛自動動作避免碰撞技術發(fā)展路線

圖13中關于車輛自動動作避免碰撞技術主要從剎車制動和轉向變道兩個技術分支進行了梳理，早期的申請人主要關注通過剎車制動防撞(如：JPS6133346A)，進入20世紀90年代，采用剎車制動仍可能存在碰撞的可能性，經(jīng)過研究，采取主動避讓的方式更改行駛車道(如：JPH05238290A)。此外，為了提高剎車制動的效果，申請人采用結合主動警示駕駛員的方式，便于提前預判，實質(zhì)上從整個技術發(fā)展的路線中體現(xiàn)了不同時期技術的研究重點。

圖13 車輛自動動作避免碰撞技術發(fā)展路線圖

4.2 提前預判碰撞的可能性技術發(fā)展路線

圖14中關于車輛提前預判碰撞的可能性技術主要從雷達檢測和圖像檢測兩個技術分支進行了梳理，早期20世紀90年代的申請人采用雷達檢測(如：JPH082356A)進行防撞預判，但是有些申請人認為采用雷達檢測在特殊環(huán)境下仍可能存在碰撞的可能性，經(jīng)過研究，采取圖像的方式進行軌跡檢測(如：JPH0630538A)。此外，還涉及激光雷達、紅外線技術等，在防撞預判的技術手段上不斷豐富。

圖14 提前預判碰撞的可能性技術發(fā)展路線圖

5 總結

通過對中文專利數(shù)據(jù)庫和外文專利數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)采集，對車輛主動性防撞技術的申請狀況進行了統(tǒng)計分析，并對各重要技術分支的發(fā)展路線進行梳理分析。通過分析可知，日本、德國和美國傳統(tǒng)汽車工業(yè)強國在該領域具有較為先進的技術優(yōu)勢，其中日本專利申請量占較大優(yōu)勢。對于國內(nèi)的申請人來說，想要繞開國外公司的專利壁壘，開辟新的途徑存在一定難度。畢竟國外車輛主動性安全防撞技術的發(fā)展有了一定的技術沉淀，雖然中國相關技術的專利申請量數(shù)目可觀，但是核心專利的質(zhì)量還有待提高。通過對各重要技術分支的發(fā)展路線進行梳理分析，不僅了解了車輛主動性安全防撞技術的發(fā)展趨勢，同時也對該領域的技術發(fā)展歷程有了更多的了解，有利于在今后的審查工作中提高審查效能。