王靜，林明昆

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津 300304)

0 引 言

自主式水下滑翔機(jī)（Autonomous Underwater Glider，AUG）是一種新型的海洋環(huán)境水下觀測平臺，在航行時通過浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制其不斷進(jìn)行浮力變化和重心調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)螺旋狀前進(jìn)，不需要額外的動力驅(qū)動裝置[1]，且自身體積較小，難以被探測，因此AUG 隱蔽性強(qiáng)，可用于水下目標(biāo)預(yù)警與探測，有效提高海洋環(huán)境的空間和時間測量密度。AUG 搭載水聲通信、無線通信和衛(wèi)星通信等設(shè)備，可作為通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)施中繼通信，多臺AUG 組網(wǎng)后形成編隊(duì)能夠同時獲取海洋中不同位置的信息，可充分發(fā)揮優(yōu)越的高時空分辨率觀測能力、提高適應(yīng)范圍[2]，在海洋環(huán)境立體觀測網(wǎng)中發(fā)揮不可替代的作用，是當(dāng)前海洋水體自主觀測的新型裝備，多用于軍事海洋監(jiān)測，在海洋科學(xué)研究和海洋調(diào)查以及海洋安全需求方面同樣具有巨大的市場潛力[3-5]。

由于自主式水下滑翔機(jī)的軍事應(yīng)用和各國之間的技術(shù)封鎖，導(dǎo)致目前公開的專利數(shù)量十分有限，尤其是AUG 導(dǎo)航技術(shù)、水聲通信和組網(wǎng)技術(shù)，這3 個分支的技術(shù)發(fā)展直接制約了我國AUG 技術(shù)的應(yīng)用范圍和使用效果，但依據(jù)其技術(shù)領(lǐng)域、功能效果和關(guān)鍵技術(shù)，可以將其研究范圍擴(kuò)展至通用的水下航行器中，通過對廣義的水下航行器領(lǐng)域（以下稱為擴(kuò)展領(lǐng)域）公開的導(dǎo)航技術(shù)、水聲通信和組網(wǎng)技術(shù)的專利技術(shù)研究來輔助解決AUG 目前存的技術(shù)難點(diǎn)，以便于克服目前的技術(shù)壁壘。本文將AUG 自有領(lǐng)域與擴(kuò)展領(lǐng)域中導(dǎo)航技術(shù)、水聲通信技術(shù)以及組網(wǎng)技術(shù)的專利申請進(jìn)行多角度對比分析，以探索其技術(shù)共性和可轉(zhuǎn)化的可行性。

本文通過CNABS、VEN 等專利摘要數(shù)據(jù)庫以及CNTXT、USTXT 和EPTXT 等專利全文數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過檢索、去噪、去重、清理、驗(yàn)證、標(biāo)引等數(shù)據(jù)處理過程，得到數(shù)據(jù)分析樣本全球?qū)＠暾圓UG 自有領(lǐng)域71 項(xiàng)、擴(kuò)展領(lǐng)域1 581 項(xiàng)，檢索文獻(xiàn)的公開日或公告日均截止于2018 年12 月31 日。

1 全球?qū)＠暾堏厔輰Ρ?/h2>

1）導(dǎo)航技術(shù)

AUG 自有導(dǎo)航技術(shù)的專利申請?jiān)跀U(kuò)展領(lǐng)域的快速發(fā)展期才開始起步，專利申請量趨于穩(wěn)步增長，并未受到擴(kuò)展領(lǐng)域2016 年后專利數(shù)量回落的影響。如圖1所示，AUG 導(dǎo)航技術(shù)首項(xiàng)專利申請起于2011 年，較擴(kuò)展領(lǐng)域晚20 年，而此時擴(kuò)展領(lǐng)域的導(dǎo)航技術(shù)正處于快速發(fā)展的節(jié)點(diǎn)；導(dǎo)航技術(shù)在擴(kuò)展領(lǐng)域的快速發(fā)展也帶動了AUG 自有專利數(shù)量的增長，2016 年之后擴(kuò)展領(lǐng)域?qū)＠暾埩坑兴芈?，而自有領(lǐng)域的申請量持續(xù)增長，受擴(kuò)展領(lǐng)域影響不大。

圖 1 AUG 導(dǎo)航技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域全球?qū)＠暾堏厔輰Ρ菷ig. 1The comparison of global patent application trends in navigation technology

2）水聲通信技術(shù)

水聲通信技術(shù)在擴(kuò)展領(lǐng)域的研究起點(diǎn)為3 個分支中最早，自有領(lǐng)域在擴(kuò)展領(lǐng)域的快速發(fā)展期才開始起步，專利申請量增長幅度相對擴(kuò)展領(lǐng)域差距較大。如圖2 所示，AUG 水聲通信技術(shù)首項(xiàng)專利申請起于2006年，與擴(kuò)展領(lǐng)域的起點(diǎn)相距最遠(yuǎn)，達(dá)50 余年，而此時擴(kuò)展領(lǐng)域的水聲通信技術(shù)處于波浪式快速發(fā)展的起點(diǎn)；擴(kuò)展領(lǐng)域的發(fā)展速度遠(yuǎn)超自有，專利數(shù)量也大大高于自有，由此可知，AUG 水聲通信技術(shù)還具有廣闊的發(fā)展空間，擴(kuò)展領(lǐng)域水聲通信技術(shù)為AUG 水聲通信技術(shù)提供了堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。

3）組網(wǎng)技術(shù)

AUG 組網(wǎng)技術(shù)自有專利申請同樣是在擴(kuò)展領(lǐng)域的快速發(fā)展期開始起步，自有專利申請量變化不大，而擴(kuò)展領(lǐng)域申請量迅速增長。如圖3 所示，AUG 組網(wǎng)技術(shù)在2013 年才出現(xiàn)首項(xiàng)專利申請，較擴(kuò)展領(lǐng)域晚10余年，此時擴(kuò)展領(lǐng)域的組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)有充足的技術(shù)儲備；自有整體申請量變化不大，各研究機(jī)構(gòu)對于組網(wǎng)技術(shù)在AUG 中應(yīng)用的專利技術(shù)成果較少。

圖 2 AUG 水聲通信技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域全球?qū)＠暾堏厔輰Ρ菷ig. 2The comparison of global patent application trends in underwater acoustic communication technology

圖 3 AUG 組網(wǎng)技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域全球?qū)＠暾堏厔輰Ρ菷ig. 3The comparison of global patent application trends in networking technology

2 主要申請人對比

1）導(dǎo)航技術(shù)

東南大學(xué)最注重導(dǎo)航技術(shù)在AUG 中的應(yīng)用，哈爾濱工程大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所對導(dǎo)航技術(shù)在AUG 中的應(yīng)用重視程度不足。如圖4 所示，在AUG自有和擴(kuò)展領(lǐng)域均有專利申請的申請人共計(jì)11 位，其中東南大學(xué)在這2 個領(lǐng)域共有專利申請的數(shù)量最多，其次為浙江大學(xué)、US NAVY、中國海洋大學(xué)，由此可知，東南大學(xué)、浙江大學(xué)、US NAVY、中國海洋大學(xué)在研究擴(kuò)展領(lǐng)域?qū)Ш郊夹g(shù)的同時也注重其在AUG 中的應(yīng)用，其中東南大學(xué)對AUG 導(dǎo)航技術(shù)的研究更加深入，更易于將擴(kuò)展領(lǐng)域的導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于AUG；哈爾濱工程大學(xué)在擴(kuò)展領(lǐng)域的專利申請量最大，而自有申請量僅為1 項(xiàng)，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在擴(kuò)展領(lǐng)域的專利申請量也相對較多，自有申請量為0，二者對導(dǎo)航技術(shù)在AUG 中的應(yīng)用重視程度不足。

2）水聲通信技術(shù)

哈爾濱工程大學(xué)、天津大學(xué)將水聲通信技術(shù)在AUG 中得到了一定的應(yīng)用，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所對該技術(shù)在AUG 中的應(yīng)用重視程度有所欠缺。如圖5 所示，在AUG 自有和擴(kuò)展領(lǐng)域均有專利申請的申請人共計(jì)10 位，其中哈爾濱工程大學(xué)、天津大學(xué)在這2 個領(lǐng)域共有專利申請的數(shù)量最多，更易于將擴(kuò)展領(lǐng)域的水聲通信技術(shù)應(yīng)用于AUG；中國科學(xué)院聲學(xué)研究所在擴(kuò)展領(lǐng)域的專利申請量最大，而自有申請量僅為1 項(xiàng)，其對水聲通信技術(shù)在AUG 中的發(fā)展重視度有所欠缺。此外，US NAVY 在水聲通信技術(shù)的專利申請全部分布在擴(kuò)展領(lǐng)域，并未對AUG 的水聲通信進(jìn)行專利公開，其原因與AUG 的技術(shù)封鎖相關(guān)。

圖 4 AUG 導(dǎo)航技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域主要申請人對比Fig. 4The comparison of main applicants of navigation technology

圖 5 AUG 水聲通信技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域主要申請人對比Fig. 5The comparison of main applicants of underwater acoustic communication technology

3）組網(wǎng)技術(shù)

天津大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)將組網(wǎng)技術(shù)在AUG 中得到了一定的應(yīng)用，河海大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)對該技術(shù)在AUG 中的應(yīng)用重視程度有所欠缺。如圖6 所示，在AUG 自有和擴(kuò)展領(lǐng)域均有專利申請的申請人共計(jì)5 位，其中哈爾濱工程大學(xué)、天津大學(xué)在這2 個領(lǐng)域共有專利申請的數(shù)量最多，更易于推動AUG 的組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展；河海大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)在擴(kuò)展領(lǐng)域的專利申請量較大，但在自有的專利申請量為0，在AUG組網(wǎng)技術(shù)的研究有所欠缺。

圖 6 AUG 組網(wǎng)技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域主要申請人對比Fig. 6The comparison of main applicants of Aug networking technology

3 主要來源地對比

1）導(dǎo)航技術(shù)

自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的導(dǎo)航技術(shù)專利申請量主要來源于中國。如圖7 所示，同時在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域進(jìn)行專利申請的申請國僅有5 個，分別中國、俄羅斯、美國、韓國和加拿大；中國在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的專利申請量均最多、但二者數(shù)量差距也最大，可知導(dǎo)航技術(shù)的專利技術(shù)主要掌握在中國手中，擴(kuò)展領(lǐng)域技術(shù)可對我國AUG 技術(shù)的發(fā)展提供豐富的技術(shù)來源，我國導(dǎo)航技術(shù)在AUG 中的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間。此外，美國在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的申請量差距也相對較大，而日本并未對自有的導(dǎo)航技術(shù)提出專利申請。整體而言，導(dǎo)航技術(shù)在自有領(lǐng)域數(shù)量較少的原因也可能是由于其技術(shù)未公開。

圖 7 AUG 導(dǎo)航技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域主要來源地對比Fig. 7The comparison of main sources of navigation technology

2）水聲通信技術(shù)

自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的水聲通信技術(shù)專利申請主要來源于中國。如圖8 所示，同時在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域進(jìn)行專利申請的申請國僅有4 個，中國在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的專利申請量均最多、但二者數(shù)量差距也最大，可知水聲通信技術(shù)的專利技術(shù)同樣主要掌握在中國手中，擴(kuò)展領(lǐng)域技術(shù)對我國自有的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，中國AUG 水聲通信技術(shù)也有很大的發(fā)展?jié)摿?。此外，美國在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的申請量差距也相對較大，俄羅斯僅在自有有專利申請，日本并未對自有的導(dǎo)航技術(shù)提出專利申請。

圖 8 AUG 水聲通信技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域主要來源地對比Fig. 8The comparison of main sources of underwater acoustic communication technology

3）組網(wǎng)技術(shù)

自有和擴(kuò)展領(lǐng)域的組網(wǎng)技術(shù)專利申請同樣主要來源于中國。如圖9 所示，由于自有的組網(wǎng)技術(shù)全部集中于中國，因此導(dǎo)致了同時在自有和擴(kuò)展領(lǐng)域進(jìn)行專利申請的國家僅有中國；韓國、美國、日本對組網(wǎng)技術(shù)的研究雖未涉及自有，但其研究成果同樣對AUG 的組網(wǎng)使用具有重要的借鑒意義。

4 結(jié) 語

通過對AUG 自有與擴(kuò)展領(lǐng)域技術(shù)對比分析，3 個分支的自有專利申請均在擴(kuò)展領(lǐng)域的快速發(fā)展期才開始起步，擴(kuò)展領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的申請量也遠(yuǎn)大于AUG 自有領(lǐng)域，其專利技術(shù)數(shù)量、發(fā)展時間均優(yōu)于AUG 自有領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，能夠提供豐富的技術(shù)來源。在主要申請人方面，哈爾濱工程大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、天津大學(xué)、河海大學(xué)在這3 個分支的發(fā)展具有較大的潛力，更有望早日突破技術(shù)瓶頸。除中國外，美國技術(shù)成果相對較多，具有較大的借鑒意義；針對目前發(fā)展?fàn)顩r而言，AUG 在這3 個分支的研發(fā)狀態(tài)還具有廣闊的發(fā)展空間。關(guān)于我國專利布局而言，在國外布局的專利數(shù)量十分稀少，建議對可公開的技術(shù)加大國外布局力度，盡早占領(lǐng)市場，更有利于今后的AUG 技術(shù)發(fā)展和市場應(yīng)用。

圖 9 AUG 組網(wǎng)技術(shù)自有與擴(kuò)展領(lǐng)域主要來源地對比Fig. 9The comparison of main sources of networking technology