此文為北京市人工智能專利產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心《物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)與專利系列研究報告》之四，后續(xù)將定期發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)其他幾項核心技術(shù)與專利研究報告，敬請關(guān)注。

每一個人，每一件物品，在這個地球上都有一個空間位置信息，這就是定位，它很重要，我們靠它來找到這個人或這件物。

自從有人類文明開始，地圖就被發(fā)明出來，用于標示位置信息。但是，因為技術(shù)手段的落后，人們只能通過參照物來“佛系”定位。后來，有了羅盤、指南針，人類的定位能力不斷進步，定位的精度也不斷提升。

進入物聯(lián)網(wǎng)時代，我們都在說“萬物互聯(lián)”，那么，物在哪里，你總要知道的吧?大到航海航空、測繪救災(zāi)、軍事國防，小到車輛導(dǎo)航、物流跟蹤、交通管理，都離不開定位。所以，在物聯(lián)網(wǎng)時代，定位技術(shù)得到前所未有的重視和發(fā)展。

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定位正在從室外走向室內(nèi)

藍牙定位、紅外定位、RFID射頻定位、超聲波定位、Zigbee定位、UMB定位，這些短距離的室內(nèi)定位技術(shù)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也在各種應(yīng)用場景快速發(fā)展。

定位，我們通常按使用場景，分為室內(nèi)定位和室外定位。

我們先來說說用得最多的室外定位。目前最主流的室外定位方式有兩種：衛(wèi)星定位和基站定位。

衛(wèi)星定位，是利用人造地球衛(wèi)星進行點位測量的技術(shù)，也是目前使用最為廣泛、最受用戶歡迎的定位技術(shù)。它的特點非常突出，就是精度高、速度快、使用成本低。但是，目前世界上只有少數(shù)國家，具備建設(shè)和維護衛(wèi)星定位系統(tǒng)的能力。如美國的GPS，中國的北斗(BDS)、歐洲的伽利略(Galileo)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)。此外，還有日本的準天頂系統(tǒng)(QZSS)和印度的IRNSS。

衛(wèi)星定位圖

基站定位的原理和雷達有相似之處。雷達定位大家都知道，就是發(fā)射雷達波，根據(jù)目標的反射，進行空間位置測算?；径ㄎ坏脑?，基站就相當(dāng)于是一個“雷達”。通常，在城市中，一部手機會在多個基站的信號覆蓋之下。手機會對不同基站的下行導(dǎo)頻信號進行“測量”，得到各個基站的信號TOA(到達時刻)或TDOA(到達時間差)。根據(jù)這個測量結(jié)果，結(jié)合基站的坐標，就能夠計算出手機的坐標值。

基站定位圖

事實上，像GPS這樣的定位技術(shù)，雖然精度高，但是有一個明顯的缺點，就是無法穿透建筑物，不能實現(xiàn)室內(nèi)定位。

但是，人們對室內(nèi)定位是有強烈需求的。例如地下車庫，人們經(jīng)常會忘記自己的車停在哪里。此外，在大型商場人流較多，找人會存在困難，小孩走失的話，也會需要定位。在工業(yè)方面，也有定位需求，例如廠房內(nèi)的生產(chǎn)線跟蹤，資產(chǎn)管理等。

對于這種室內(nèi)定位需求，我們應(yīng)該采用什么樣的定位手段呢?

其實，任何一種通信技術(shù)，本身都會帶有定位功能。比如基站定位和Wi-Fi定位，本身都是通信技術(shù)，通過測量時間差，都能夠進行位置測量。所以，短距離通信技術(shù)有哪些，室內(nèi)定位技術(shù)，就有哪些。

例如，藍牙定位、紅外定位、RFID射頻定位、超聲波定位、Zigbee定位、UMB定位，全部都屬于室內(nèi)定位技術(shù)。Wi-Fi定位，其實也一樣適用于室內(nèi)。

藍牙定位網(wǎng)組

另外一個比較受歡迎的室內(nèi)定位技術(shù)，是UWB超寬帶。超寬帶(UWB)定位技術(shù)利用事先布置好的已知位置的錨節(jié)點和橋節(jié)點，與新加入的盲節(jié)點進行通訊，并利用三角定位或者“指紋”定位方式來確定位置。由于UWB技術(shù)具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點，前景也是相當(dāng)廣闊。

UMB室內(nèi)定位技術(shù)

2

中國授權(quán)專利全球第一

全球共有30132件授權(quán)的定位跟蹤發(fā)明專利，中國占34%，美國占27%，歐洲占13%，日本占11%，基本形成了以中美為第一梯隊，日本和歐洲為二梯隊的全球市場布局。

從授權(quán)發(fā)明的數(shù)量來看，中國已經(jīng)超過美國，在涉及到定位跟蹤的具體地應(yīng)用場景，比如超市、醫(yī)院、停車場等室內(nèi)定位以及全球定位系統(tǒng)等的專利申請。中國年申請量增長極快，這將導(dǎo)致兩者之間在定位跟蹤技術(shù)領(lǐng)域的專利量差距進一步增大。

精確的室內(nèi)定位對于商業(yè)應(yīng)用、公共安全都具有非常重要的意義。

在商業(yè)應(yīng)用方面，可以使用室內(nèi)定位系統(tǒng)進行家庭護理輔助，跟蹤老人、小孩，導(dǎo)航盲人；在醫(yī)院里可以定位特殊的便攜式醫(yī)療設(shè)備；在倉庫里可以尋找特定的物品；在超市、購物中心可以幫助人們快速定位所需商品。

在公共安全和軍事方面可以跟蹤監(jiān)獄中犯人，為警察、消防員和士兵提供大樓內(nèi)的導(dǎo)航服務(wù)。因此，室內(nèi)定位的應(yīng)用潛力引起了很多研究機構(gòu)的注意。

室內(nèi)定位的常用可選技術(shù)包括紅外（IR）、超聲波、射頻識別（RFID）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、藍牙和超寬帶等?；谶@些基本技術(shù)，很多不同的系統(tǒng)實現(xiàn)方案被開發(fā)出來。每個系統(tǒng)或者只利用一種技術(shù)或者組合幾種技術(shù)，最終達到總體性能和復(fù)雜度的折中。各種定位技術(shù)的組合與具體應(yīng)用，衍生出了大量的定位跟蹤技術(shù)專利。

北京人工智能專利產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心通過對定位跟蹤技術(shù)全球全球?qū)＠M行檢索及篩選，共得到了89843篇發(fā)明專利，其中美國的發(fā)明專利共13765篇，中國的發(fā)明專利共32294篇；美國和中國的發(fā)明專利分別占全球發(fā)明專利的15%和36%。在中國的發(fā)明專利申請中，北京共有5909篇發(fā)明申請，占中國申請的18%。

從上表中可以看出，全球共有30132件授權(quán)的發(fā)明專利，其中，中國的授權(quán)發(fā)明專利為10272件，在全球中的占比為34.09﹪，排名全球第一，并且中國本土申請人在中國申請的專利為7830件，遠高于國外申請人在中國的專利申請量，北京在定位跟蹤技術(shù)授權(quán)發(fā)明中的占比也達到7.35%，中關(guān)村企業(yè)持有4.12%的全球授權(quán)發(fā)明專利。美國的授權(quán)發(fā)明專利為8293件，占總體比例的,27.52﹪，從授權(quán)發(fā)明的數(shù)量來看，中國已經(jīng)超過美國，特別是涉及到定位跟蹤的具體地應(yīng)用場景，比如超市、醫(yī)院、停車場等室內(nèi)定位以及全球定位系統(tǒng)等的專利申請，中國年申請量增長極快，這將導(dǎo)致兩者之間在定位跟蹤技術(shù)領(lǐng)域的專利量差距進一步增大。

近年來隨著貿(mào)易保護主義的興起，通過專利等知識產(chǎn)權(quán)所發(fā)起的貿(mào)易摩擦、訴訟也不斷增多，同時由于專利保護具有地域性，因此專利公開的國別能在一定程度上反映出專利市場的占有情況，其中該比例越高，說明領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)研發(fā)主體對該國市場越重視，在該國進行專利布局的效果越佳。

全球有效發(fā)明專利地域分布

從圖中可以看出，定位跟蹤技術(shù)全球主要的申請人最為集中進行專利布局的國家是中國和美國，這兩個國家的專利申請量超過全球的60%，其中中國占全球有效發(fā)明專利的34﹪，美國占全球有效發(fā)明專利的27﹪，因此，美國和中國是全球定位跟蹤技術(shù)最為重要的市場國?？紤]到歐洲作為整體市場，德國、法國和歐洲專利的占比之和為13%，日本的占比為11%，與中國和美國相比均有較大的差距，因此在全球定位跟蹤技術(shù)基本形成了以中美為第一梯隊，日本和歐洲為二梯隊的全球市場布局。

中國有效發(fā)明專利申請人地域分布

從圖中可以看出中國本土申請人的申請量遠超國外申請人，本土申請人在中國的專利申請量中的占比達到76%，而國外的申請人在中國申請的比例僅為24﹪，定位跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，中國申請人在國內(nèi)市場上的專利占有明顯優(yōu)勢。在中國進行專利申請的申請人中，美國申請人和日本申請人在中國進行了較多的專利布局，其分別在擁有798件和617件授權(quán)的發(fā)明專利。

3

中關(guān)村企業(yè)入選全球TOP50

早在2016年，北京的發(fā)明專利申請量將近900件，北京市的申請量已經(jīng)接近美國全國的申請量，反映出中國在定位跟蹤技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)力量已經(jīng)有了極大的發(fā)展。

北京四維圖形入選定位跟蹤全球有效發(fā)明專利權(quán)人TOP50，排名第34，可見北京企業(yè)在此領(lǐng)域的技術(shù)積累及整體實力。

中關(guān)村企業(yè)在華有效發(fā)明專利TOP10排名

從表中可以看出，中關(guān)村在定位跟蹤技術(shù)專利布局前十的企業(yè)是北京四維圖新、中國移動、百度、中國電信、聯(lián)想、中國聯(lián)通等。其中，這十家企業(yè)從事不同的技術(shù)領(lǐng)域，北京四維圖新主要從事為室內(nèi)定位的相關(guān)業(yè)務(wù)，百度的相關(guān)產(chǎn)品百度地圖以及高德軟件有限公司的高德地圖也用到定位跟蹤技術(shù)，從事通信業(yè)務(wù)的企業(yè)有中國移動、中國電信和中國聯(lián)通。

值得一提的是北京四維圖形作為新銳企業(yè)入選全球有效發(fā)明專利權(quán)人TOP50，排名第34，該公司在室內(nèi)定位領(lǐng)域擁有較多專利。

全球有效發(fā)明專利權(quán)人TOP50排名

中國申請人中，華為和北航進入了TOP10，中興的專利持有量也進入了前30.其他的申請人如東南大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等科研院所也擁有較多的專利。（END）

臻利洞察：

1）定位技術(shù)全球共有30132件授權(quán)的發(fā)明專利，其中，中國的授權(quán)發(fā)明專利為10272件，在全球中的占比為34.09﹪，排名全球第一，并且中國本土申請人在中國申請的專利為7830件，遠高于國外申請人在中國的專利申請量。

2）定位技術(shù)應(yīng)用中國企業(yè)有優(yōu)勢。涉及到定位跟蹤的具體地應(yīng)用場景，比如超市、醫(yī)院、停車場等室內(nèi)定位以及全球定位系統(tǒng)等的專利申請，中國年申請量增長極快，這是因為中國有更多的定位技術(shù)應(yīng)用場景和需求。

3）中國企業(yè)應(yīng)抓住室內(nèi)定位應(yīng)用市場。像GPS定位、基站定位這樣的方式，搭建系統(tǒng)有很高的門檻，不管是技術(shù)，還是資金，都不是一般企業(yè)能夠承受的。但是，室內(nèi)定位技術(shù)完全不同，它并不需要很大的投資，而且技術(shù)難度也小得多，所以，現(xiàn)在很多公司都在研究，也做出了不少成熟產(chǎn)品。這一塊的市場前景，還是非常廣闊的。

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物聯(lián)網(wǎng)系列

1）全國11626件RFID授權(quán)專利，北京排名第三，中關(guān)村占80%

2）智能傳感器全球?qū)＠鸗OP50，中國有6席，北京占1/3

3）全球物聯(lián)網(wǎng)授權(quán)專利20多萬，北京“定位跟蹤”領(lǐng)域占7.3%

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