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        基于衛(wèi)星有效載荷的專利分析

        2023-11-01 05:19:50
        河南科技 2023年19期
        關鍵詞:全球衛(wèi)星有效載荷申請量

        劉 歡

        (國家知識產權局專利局專利審查協(xié)作天津中心,天津 300304)

        0 引言

        衛(wèi)星,又稱人造衛(wèi)星,指在空間軌道上環(huán)繞地球運行的無人航天器,主要分為科學衛(wèi)星、技術試驗衛(wèi)星和應用衛(wèi)星。衛(wèi)星所提供的空間信息、時間基準信息是經(jīng)濟建設和社會發(fā)展必不可少的,基本覆蓋到社會的各個方面,不僅有利于電信、廣播、交通運輸和農業(yè)等傳統(tǒng)產業(yè)的結構升級,更能夠加速新興產業(yè)的發(fā)展,衛(wèi)星產業(yè)已成為拉動經(jīng)濟增長的引擎之一[1-2]。

        衛(wèi)星可以按照應用領域分類,當前應用較為廣泛的衛(wèi)星主要為通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星(對地觀測衛(wèi)星)。其他還包括一些教育、科研用衛(wèi)星等,但由于數(shù)量占比較少,本研究不做過多分析。通信衛(wèi)星,用作無線電通信中繼站的人造衛(wèi)星,可以傳輸電話、電報、傳真和數(shù)據(jù)等,代表作有重型系列;導航衛(wèi)星[3]通過衛(wèi)星發(fā)射無線電信號,為用戶提供導航定位和授時服務的衛(wèi)星,代表為北斗、GPS;遙感衛(wèi)星[4]在空間利用遙感器收集地球大氣,陸地和海洋目標輻射、反射或散射的電磁波信息,并加以記錄,由信息傳輸設備發(fā)送回地面進行處理和加工,從而獲取反映地球大氣、陸地和海洋目標特征的信息的衛(wèi)星,代表作有高分系列和風云系列。

        衛(wèi)星中的有效載荷即用于直接完成特定的航天飛行任務的有效裝置,對于通信衛(wèi)星,包括轉發(fā)器及天線;對于導航衛(wèi)星,包括低軌測速導航系統(tǒng)、全球導航定位系統(tǒng)及全球同步衛(wèi)星無線電測定系統(tǒng);對于遙感衛(wèi)星,包括各類遙感器、合成孔徑雷達(地面資源衛(wèi)星)及數(shù)據(jù)傳輸設備等。

        相較國外發(fā)達市場,我國商業(yè)衛(wèi)星起步晚[5],但是發(fā)展迅速,商業(yè)衛(wèi)星主要向小型化、集成化發(fā)展,而其中完成衛(wèi)星任務的有效載荷如何設置、改進是近年來衛(wèi)星小型化發(fā)展的重要內容,本研究基于incopat專利數(shù)據(jù)庫中的專利信息,探究衛(wèi)星有效載荷技術發(fā)展態(tài)勢,以期為我國衛(wèi)星產業(yè)的未來布局提供參考。

        1 全球專利態(tài)勢分析

        1.1 申請量分析

        全球衛(wèi)星有效載荷專利申請量如圖1 所示。由圖1 可知,全球申請量為5 623 項,其中,在中國的申請量為1 361項,全球占比為19%;從產業(yè)發(fā)展及專利申請狀況可以得出,中國是衛(wèi)星有效載荷的主要申請國之一,在國際競爭中占有一定優(yōu)勢。

        圖1 全球衛(wèi)星有效載荷專利申請量

        1.2 申請趨勢

        全球衛(wèi)星有效載荷的專利申請趨勢如圖2所示,總體呈上升趨勢,發(fā)展過程可以分為以下幾個階段。

        圖2 全球衛(wèi)星有效載荷專利申請趨勢

        第一次技術發(fā)展期:2000年以前,衛(wèi)星有效載荷技術逐漸發(fā)展,諸多全球移動通信星座(如“銥星”)被提出和投入建設,遙感衛(wèi)星、導航衛(wèi)星均有所發(fā)展。美國GPS系統(tǒng)、歐洲GSNS系統(tǒng)、俄羅斯GNSS系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)均在這一階段建立,導致衛(wèi)星有效載荷設置、布局技術同樣有所發(fā)展。該階段的衛(wèi)星有效載荷專利申請量呈上升趨勢。

        平穩(wěn)發(fā)展期:2001—2011年,全球寬帶互聯(lián),通信、導航、遙感等應用衛(wèi)星技術開始蓬勃發(fā)展,但是由于2003 年美國發(fā)生哥倫比亞號航天飛機失事事件,運載火箭、衛(wèi)星技術乃至整個航天產業(yè)技術的發(fā)展均受到一定程度的消極影響,專利申請量同樣受到影響,這一時期的衛(wèi)星有效載荷專利的申請量呈下降趨勢。

        第二次技術發(fā)展期:2012 年開始,各國開始開放衛(wèi)星市場,以一網(wǎng)公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等為代表的商業(yè)航天企業(yè)開始主導商業(yè)衛(wèi)星的建設,帶動了衛(wèi)星整體的行業(yè)發(fā)展,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面通信系統(tǒng)進行更多的補充合作、融合發(fā)展,亞馬遜、三星、波音等公司紛紛披露星座計劃。同樣,我國多個衛(wèi)星工程,如“天通一號”“鴻云工程”“鴻雁衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)”等均在該階段開始建立。因此在該階段,衛(wèi)星有效載荷專利申請量呈上升趨勢。

        1.3 技術來源分布

        全球衛(wèi)星有效載荷專利技術來源國分布如圖3所示。中國、日本、美國是提交衛(wèi)星技術相關專利申請的主要來源國,從全球專利申請量占比來看,中國的申請量最大,為1 361項,其次是日本,為1 344 項,排名第三的是美國,為1 269 項,從專利數(shù)量來看,上述三個國家的專利占比達到總量的70%。

        圖3 全球衛(wèi)星有效載荷專利技術來源分布

        1.4 主要申請人分析

        全球衛(wèi)星有效載荷專利申請人前10 名如圖4 所示。在衛(wèi)星有效載荷領域,前10 名申請人中,有三個來自日本,分別為三菱電子、日本電氣、東芝,日本三菱重工是日本空間產品的重要生產商,其所制造的地球觀測、偵察衛(wèi)星在技術上接近美國的偵察衛(wèi)星;一個來自中國,是上海衛(wèi)星工程研究所,簡稱509 所,成功研制并發(fā)射了風云系列、實踐系列、遙感系列等多顆衛(wèi)星;三個來自美國,分別為天合公司、勞拉空間系統(tǒng)公司、波音,這些企業(yè)都是全球在衛(wèi)星乃至航天領域中的佼佼者。

        圖4 全球衛(wèi)星有效載荷專利申請人前10名

        2 中國專利態(tài)勢分析

        2.1 中國專利申請量趨勢

        2.1.1 中國衛(wèi)星有效載荷專利申請量趨勢如圖5 所示,總體呈上升趨勢,發(fā)展過程可以分為以下2個階段。技術累積階段(2010年之前):這一階段中國專利申請總量不大,增長較緩慢,處于技術累積階段,與圖2 中全球申請趨勢對比可見,中國衛(wèi)星有效載荷專利技術起步晚于其他國家;高速發(fā)展階段(2010 年至今):2011 年開始,商業(yè)航天蓬勃發(fā)展,衛(wèi)星主要以小型化、集成化為發(fā)展目標,有效載荷如何設置是衛(wèi)星小型化、集成化的重要內容。因此,有關衛(wèi)星有效載荷方面的專利申請量有所上升,再加上我國對于專利保護的重視度提高,該階段專利申請量穩(wěn)步提升。隨著我國衛(wèi)星技術的發(fā)展,我國的衛(wèi)星有效載荷專利申請量與其他國家及地區(qū)的申請量差距逐步縮小。

        圖5 中國衛(wèi)星有效載荷專利申請量趨勢

        2.2 中國申請人排名

        中國衛(wèi)星有效載荷領域主要申請人如圖6 所示。從申請人方面來看,我國在航天領域排名前十的申請人有多個衛(wèi)星研發(fā)、制造的科研院所,如上海衛(wèi)星工程研究所、北京空間飛行器總體設計部、上海微小衛(wèi)星工程中心,其次,還有高校,如哈爾濱工業(yè)大學,也會有一些企業(yè),如航天東方紅衛(wèi)星有限公司,可以看出,我國的衛(wèi)星領域活躍的主體不僅是高校和研究院所,還有企業(yè)申請人。

        圖6 中國衛(wèi)星有效載荷領域主要申請人

        圖7 中國專利申請各省市分布

        2.3 中國各省市排名

        申請的省份來看,申請量最多的是北京,申請量有463 項專利,主要申請人有北京空間飛行器總體設計部、北京航空航天大學等;緊隨其后的是上海,有333項專利,主要申請人有上海衛(wèi)星工程研究所、上海微小衛(wèi)星工程中心等,與北京相比,其研究院所的申請人數(shù)量相當;其次陜西,其具有航天產業(yè)基礎,多個航天院所和高校構成了其主要申請人。

        2.4 中國申請人類型構成

        中國衛(wèi)星有效載荷領域不同種類申請人的申請占比如圖8 所示,可以看出,企業(yè)科研單位和大專院校占據(jù)了各個領域的主要申請人占比,其次是個人,且由于衛(wèi)星技術商業(yè)化應用較其他領域更多一些,因此衛(wèi)星有效載荷領域中申請人類型為企業(yè)的占比較大。

        圖8 中國申請人類型分布

        基于上述分析,可以初步看出,在全球申請量方面,專利申請依賴于產業(yè)、技術、政策的發(fā)展,全球專利申請量和全球主要申請人主要來自于中國、日本、美國,從我國專利申請來看,衛(wèi)星有效載荷專利方面起步慢、發(fā)展迅速,近年來在全球專利市場中占據(jù)一定地位,我國的申請人主要為科研院所和高校,科研院所具備產業(yè)和技術基礎,高校具有較完備的理論體系,此外,我國的主要申請人還有航天東方紅衛(wèi)星有限公司,屬于商業(yè)航天領域,也反映出我國商業(yè)航天的發(fā)展,在我國的產業(yè)、專利市場中占據(jù)一定地位。

        3 結語

        全球衛(wèi)星有效載荷技術發(fā)展成熟,市場化充分、競爭激烈,對于我國,衛(wèi)星有效載技術逐步形成了國家隊主導,民營企業(yè)相繼進入的行業(yè)格局,且我國技術起步晚,發(fā)展快,我國相關企業(yè)仍需辯證地學習國內科研院所、高校乃至其他國和地區(qū)主要創(chuàng)新主體的衛(wèi)星發(fā)展路徑,加速拓展衛(wèi)星業(yè)務。

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