大國重器「北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)」的專利布局分析

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作者：趙薇 超凡知識產權服務股份有限公司

原標題：大國重器——北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的前世今生

中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中國自主研制的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)GPS，俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

我國于2000年成功發(fā)射了兩顆北斗導航試驗衛(wèi)星，建成了北斗導航試驗系統(tǒng)，具備了定位、授時、報文通信和GPS廣域差分功能，在電信、水利、交通運輸、漁業(yè)、勘測、森林防火、測繪和國土安全等諸多領域發(fā)揮了作用。另外，北斗試驗系統(tǒng)創(chuàng)建的雙向授時方法，解決了動態(tài)用戶的高精度授時問題。

早在1983年，北斗Ⅰ的原理是利用兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星，通過定位電波的周波數(shù)即可對地面物體進行定位。我們知道在空間中要確定物體的位置，首先要有（X,Y,Z）這樣的一組坐標，一代的北斗靠著兩顆衛(wèi)星是無法獲得這樣一組坐標，所以一代北斗系統(tǒng)的用戶終端都裝有高度儀。用戶終端向兩顆靜止衛(wèi)星發(fā)射信號，地面中心站計算結果，配合高度儀得到坐標，它的缺點是容易暴露目標。

相比于一代的有源定位，二代的北斗增加了無源定位功能。二代北斗的無緣定位，跟GPS一樣，利用偽距絕對定位模型進行定位，所謂偽距指的是衛(wèi)星至用戶間的距離測量是基于衛(wèi)星信號的發(fā)射時間與到達接收機的時間之差，但是衛(wèi)星的時鐘與接收機的時鐘是有誤差的，所以無緣定位至少四顆衛(wèi)星。利用差分定位技術的話，所需的衛(wèi)星數(shù)量更多，定位的精度也更高。

北斗的基本方案

北斗空間段由5顆GEO衛(wèi)星和30顆NGEO衛(wèi)星組成，2009年左右完成中國及周邊地區(qū)覆蓋，隨后建成全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。定位精度優(yōu)于10米，在中國及周邊區(qū)域還提供RDSS服務能力。對用戶提供兩種服務，一種為免費公開服務，一種為授權服務，通過信號與信息加密實現(xiàn)授權服務。

北斗的主要特色

(1)實現(xiàn)導航與通信集成。

北斗的最大特點是實現(xiàn)了導航與通信集成，增強了導航能力和搜索救援能力?？蓪崿F(xiàn)用戶信息共享和信息交換。中國北斗通信鏈路可組成任意形式的差分信息,滿足高精度用戶需求。

(2)多系統(tǒng)兼容服務。在用戶端提供多用戶兼容接入信息，實現(xiàn)公開服務相互兼容,必要時可提供多系統(tǒng)監(jiān)測信息和差分改正信息，滿足完好性信息要求。

(3)提供RDSS雙向授時授權服務。

(4)以雙向偽距時間同步方法擺脫衛(wèi)星時間同步與精密軌道之間的依賴關系。解除了一個衛(wèi)星原子鐘性能下降對其他衛(wèi)星鐘同步及精密定軌的影響。

北斗導航的專利布局

作者以“北斗導航”為關鍵詞進行搜索，專利分析如下：

從申請地區(qū)上來看，目前，北斗導航相關的專利多集中在中國，其他區(qū)域申請較少。

從申請量趨勢上來看，從2010年開始，我國的北斗導航相關產業(yè)的專利申請量逐年上升，在2016年達到了峰值，2018年數(shù)據(jù)目前還未有所體現(xiàn)，由于現(xiàn)階段國人對自主知識產權的意識的空前高漲，且北斗導航是一個可以媲美GPS，且在精度上甚至更優(yōu)于GPS，以及目前逐步轉向民用，在可期的未來，北斗導航的相關專利申請量會持續(xù)走高。

從技術結構上來看，目前，北斗導航相關專利中，G01S19/42、H04L29/08、G01S19/33這三個IPC擁有的專利申請數(shù)量最多，分別為248件、158件、131件，占所分析專利的6.366%、4.055%、3.362%。其中G01S19/42（無線電定向、無線電導航、無線電測距等），H04L29/08（數(shù)字信息的傳輸，例如電報通信（電報和電話通信的公用設備入），G01S19/33（衛(wèi)星無線電信標定位系統(tǒng)；利用這種系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柎_定位置、速度或姿態(tài)）。

北斗導航的前景展望

(1)上游產品，發(fā)展高精度高性能系統(tǒng)級芯片、通用導航芯片、導航終端和授時終端，帶動產業(yè)鏈整體發(fā)展。上游研發(fā)是推動整個產業(yè)發(fā)展的關鍵。

 (2)中游主要是終端集成和系統(tǒng)集成，終端產品可分為高性能專業(yè)產品和普通民用消費產品兩大類，高性能專業(yè)產品主要應用于通信、軍工、測繪、授時、海用，對精度要求較高且價格昂貴；普通民用消費主要用于車輛監(jiān)控、車輛導航、信息服務、個人跟蹤、娛樂消費等領域。

(3)下游主要集中在運營服務，在全球衛(wèi)星導航產業(yè)中，運營服務占其導航產業(yè)的比例最大，并且是增長最快的部分。而我國北斗產業(yè)中運營服務遠遠達不到平均水平。

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作者：趙薇 超凡知識產權服務股份有限公司

編輯：IPRdaily趙珍          校對：IPRdaily縱橫君

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