數(shù)字家庭領(lǐng)域中國發(fā)明專利分析

趙 洋，黃 菲，姜 娜，郝庭基，楊 棟

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局 專利審查協(xié)作北京中心，北京 100190）

數(shù)字家庭融合家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體，實現(xiàn)娛樂、通信、家電、安保、水電氣熱等設(shè)備的互聯(lián)和管理，與外部網(wǎng)絡(luò)相通，支持用戶方便快捷、隨時隨地實現(xiàn)控制與信息分享[1]。數(shù)字家庭也稱為智能家居（Smart-Home），美國首先出現(xiàn)了真正意義上的智能型建筑，揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。在我國香港和臺灣地區(qū)，數(shù)字家庭又被稱為數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居。數(shù)字家庭還被稱為家庭自動化（Home Automation）、電子家庭（Electronic Home、E-home）等。

數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)是工業(yè)和信息化部“十二五”期間重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，隨著我國中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化小組的成立，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國提升至國家戰(zhàn)略層面，寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已全面啟動，智能電視等適應數(shù)字家庭需求的各類數(shù)字化智能終端產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，這些都將極大促進數(shù)字家庭技術(shù)的發(fā)展和應用。

數(shù)字家庭技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)明專利申請量呈現(xiàn)了較快增長，本文通過對數(shù)字家庭領(lǐng)域的發(fā)明專利申請進行檢索和統(tǒng)計分析，得出該領(lǐng)域發(fā)明專利申請分布情況和發(fā)展趨勢，供相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)參考。

1 研究方法和數(shù)據(jù)說明

本文以CNABS專利摘要檢索數(shù)據(jù)庫公開的文獻為基礎(chǔ)，采用國際專利分類IPC對數(shù)字家庭領(lǐng)域的中國發(fā)明專利申請結(jié)構(gòu)統(tǒng)計分析。采用CNABS數(shù)據(jù)庫是基于其分類號和關(guān)鍵詞經(jīng)過數(shù)據(jù)加工，不易遺漏文獻。由于數(shù)字家庭領(lǐng)域涉及技術(shù)較多，比如網(wǎng)關(guān)、機頂盒、協(xié)議棧等，在IPC中的分類號不唯一，故在檢索過程中以分類號與關(guān)鍵詞相結(jié)合進行，具體涉及的IPC分類號有 H04L12/28、H04L29/06、H04L12/66、H04L29/08、H04L12/24、H04N7/173和H04N7/26等；具體采用的中文關(guān)鍵詞有數(shù)字家庭、智能家居、電子家庭、網(wǎng)關(guān)、機頂盒、網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議棧、信息管理、控制、分享、交換、備份、共享等，英文關(guān)鍵詞有digital home、digital family、smart home、electronic home、home automation、set-top box、graphical user interface、digital TV、gateway、network 和shar+等。

2 發(fā)明專利申請總體分析

在CNABS檢索得到的1 094篇文獻中（檢索統(tǒng)計日為2014年3月8日，不含外觀設(shè)計專利），發(fā)明專利（含申請公開）為622篇，多于實用新型專利的472篇，其中實用新型專利占全部文獻的43.14%，占已授權(quán)發(fā)明專利和實用新型專利的78.15%，已授權(quán)的發(fā)明專利為132篇，占全部文獻的12.06%，占發(fā)明專利（含申請公開）文獻的21.22%?？梢娫谝咽跈?quán)專利中，絕大多數(shù)是技術(shù)含量較低、保護期限較短的實用新型專利，技術(shù)含量較高、保護期限較長的發(fā)明專利無論數(shù)量還是比例都處于較低水平。當然不排除2012—2013年的申請仍有部分處于未決法律狀態(tài)中，使得統(tǒng)計存在一定的誤差。另外檢索發(fā)現(xiàn)將關(guān)鍵詞限定在基本索引中會引入不少與數(shù)字家庭領(lǐng)域無關(guān)或不密切的文獻，為了盡可能減少此類噪聲影響，檢索中關(guān)鍵詞更多限定在標題索引中。

從圖1繪制的2002—2013年專利申請量變化趨勢圖可知，在中國的發(fā)明專利申請中，在2002—2009年數(shù)字家庭方面申請量較低，從2010年開始申請量有了較大的提升，數(shù)量穩(wěn)定在100～120件之間，其中2013年的數(shù)據(jù)由于部分數(shù)據(jù)未公開存在遺漏。

圖1 2002—2013年專利申

從圖2可知，目前我國數(shù)字家庭發(fā)明專利申請的申請人主要集中在高校和企業(yè)中，高校主要有中山大學、華南理工大學和中山大學深圳研究院，企業(yè)主要有海爾、TCL、華為、中興等高新技術(shù)企業(yè)；在對申請人進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，中山大學對數(shù)字家庭研究較深，其申請量遙遙領(lǐng)先于其他申請人，在數(shù)字家庭領(lǐng)域的發(fā)明專利申請數(shù)量達到了148件。

圖2 主要申請人申請量分布

圖3是數(shù)字家庭領(lǐng)域中國發(fā)明專利申請量前十強的申請人，中山大學占據(jù)了58%的份額；青島海爾、TCL、華南理工大學、中山大學深圳研究院分別為15件左右的申請量，占比在5%～7%；華為、中興、廣東中大訊通、國家電網(wǎng)公司和中山愛科數(shù)字家庭分別為10件左右的申請量，占比在3%～4%。

中山大學之所以在數(shù)字家庭領(lǐng)域的發(fā)明專利申請量中占據(jù)一枝獨秀的地位，究其原因，與其長期以來對數(shù)字家庭的投入和付出密不可分，也與國家各部門的支持息息相關(guān)。早在2009年經(jīng)工業(yè)和信息化部批準，由中山大學和廣州市番禺區(qū)聯(lián)合創(chuàng)建了國家數(shù)字家庭應用示范產(chǎn)業(yè)基地；2011年由TCL集團、中山大學聯(lián)合組建的國家數(shù)字家庭工程技術(shù)研究中心啟動；2012年國家知識產(chǎn)權(quán)局專文批復同意中山大學及廣州市番禺區(qū)建立國家專利產(chǎn)業(yè)化（廣州數(shù)字家庭）試點基地；此外中山大學還設(shè)有數(shù)字家庭教育部重點實驗室。到目前為止，中山大學已獲得授權(quán)的發(fā)明專利為23件，集中在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、遙控系統(tǒng)、機頂盒、遠程監(jiān)控和安防管理等方向。

圖3 主要申請人所占比例分

3 主要技術(shù)發(fā)明專利申請分析

筆者綜合技術(shù)優(yōu)勢、專利申請、市場需求等多種因素，選取家庭網(wǎng)關(guān)[2]、機頂盒[3]和安全防護[4]三個主要技術(shù)，對其發(fā)明專利申請狀況進行分析。

3.1 家庭網(wǎng)關(guān)

家庭網(wǎng)關(guān)（Residential Gateway，RG），即實現(xiàn)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的“家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器”。家庭網(wǎng)關(guān)占據(jù)了數(shù)字家庭的關(guān)鍵位置，是連接公網(wǎng)和家庭私網(wǎng)的關(guān)鍵部件，不但承擔家庭內(nèi)部對公網(wǎng)的訪問和交互，還許可用戶從公網(wǎng)上對家庭網(wǎng)絡(luò)的訪問和控制，以及家庭內(nèi)部設(shè)備的互聯(lián)等操作。

國內(nèi)對數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)的關(guān)注比較高，檢索截至日之前公開的數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)明專利申請共有44件，但僅有6件獲得了發(fā)明專利權(quán)，其余案件或者被駁回或者處于未決的法律狀態(tài)。值得注意的是，除了高校和企業(yè)關(guān)注家庭網(wǎng)關(guān)之外，還有不少個人也非常關(guān)注，并積極申請了發(fā)明專利，這充分說明了網(wǎng)關(guān)在數(shù)字家庭領(lǐng)域的重要性。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 主要申請人的申請量分布

典型的數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)授權(quán)發(fā)明專利有：CN100561990C公開的數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)裝置及方法，采用FTTH接口模塊連接外部公共網(wǎng)絡(luò)，判斷外部公共網(wǎng)絡(luò)與家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，對家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部公共網(wǎng)絡(luò)之間的特殊數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，避免數(shù)據(jù)阻塞；CN100586179C公開的智能家居網(wǎng)關(guān)呈現(xiàn)視頻控制方法及其系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集端采集PAL/NTSC制式的視頻模擬信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)H.264編碼器編碼成H.264格式的視頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭曨l解碼器，提高視頻數(shù)據(jù)壓縮率和傳輸速度。

3.2 機頂盒

機頂盒（Set-Top Box，STB），又稱數(shù)字視頻變換盒，是連接電視機與外部信號源的設(shè)備，用于轉(zhuǎn)換壓縮的數(shù)字信號；除了轉(zhuǎn)換為電視內(nèi)容外，還可以連接網(wǎng)絡(luò)，使用戶通過電視機欣賞網(wǎng)絡(luò)節(jié)目。

在公開的20件發(fā)明專利申請中，截至檢索統(tǒng)計日，僅有4件獲得了發(fā)明專利權(quán)，其余案件或者被駁回或者處于未決的法律狀態(tài)。在4件發(fā)明專利中，有3件為中山大學取得，另外1件發(fā)明專利為個人申請獲得。主要申請人分布如圖4所示。

典型的數(shù)字家庭機頂盒授權(quán)發(fā)明專利有：CN101282309B公開的基于雙向機頂盒的數(shù)字家庭短信發(fā)送系統(tǒng)，使用其包括的短信發(fā)送頻道客戶端的雙向機頂盒解析場景描述文件（SDF），在數(shù)字電視上提供客戶端界面；頻道后臺服務器通過分布式計算技術(shù)遠程調(diào)用短信發(fā)送服務器的短信發(fā)送方法；短信發(fā)送服務器的短信發(fā)送模塊將用戶輸入的手機號碼和短信內(nèi)容轉(zhuǎn)換成PDU格式，通過JAVA串口向短信發(fā)送機發(fā)送短信發(fā)送指令，將數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)和短信業(yè)務結(jié)合；CN101847331B公開的基于雙向機頂盒的數(shù)字家庭教育系統(tǒng)，使用其包括的頻道后臺服務器解析雙向機頂盒送來的用戶請求數(shù)據(jù)，調(diào)用相應模塊處理互動教育請求、教育頻道請求，由教育提供服務端的相應服務器提供互動教育服務及頻道查詢、點播、定制服務，使用戶通過數(shù)字電視獲取教育相關(guān)業(yè)務。

圖4 主要申請人申請量分布

3.3 安全防護

由于數(shù)字家庭將計算機、家電設(shè)備、通信和多媒體等多領(lǐng)域內(nèi)容相融合，雖然在通信交互和數(shù)據(jù)共享上方便了用戶，但也有利于木馬病毒的傳播，以及信息的盜取，不利于版權(quán)的保護。因此數(shù)字家庭的安全防護十分重要，首先要確保只有合法用戶才可以訪問家庭網(wǎng)絡(luò)，其次確保訪問對象所在的平臺可信任。

檢索統(tǒng)計日之前公開的數(shù)字家庭安全防護方向的發(fā)明專利申請有20件，僅有2件獲得發(fā)明專利權(quán)，其余案件或者被駁回或者處于未決的法律狀態(tài)；2件發(fā)明專利中，1件為華為技術(shù)有限公司申請，另1件為中山大學申請。主要申請人分布如圖5所示。

圖5 主要申請人申請量分布

典型的數(shù)字家庭安全防護的授權(quán)發(fā)明專利有：CN100442738C公開的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)限管理方法及家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過設(shè)置內(nèi)容權(quán)限控制表、家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容訪問控制列表、設(shè)備內(nèi)容訪問控制列表，控制內(nèi)容在家庭域內(nèi)的權(quán)限、域外輸出權(quán)限以及用戶訪問權(quán)限，滿足家庭網(wǎng)絡(luò)不同權(quán)限的需求；CN100469030C公開的用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的信息資源權(quán)限管理方法中，家庭網(wǎng)絡(luò)端具有家庭外部用戶的信息驗證模塊、具有用戶使用權(quán)限數(shù)據(jù)的家庭網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、加密模塊、發(fā)送模塊、權(quán)限聲明核對模塊，加密模塊與權(quán)限管理方法綜合非對稱式加密算法和對稱式加密算法設(shè)計，防范非家庭用戶非法獲取數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息、對各種信息的非法篡改，以及其他非法操作。

4 技術(shù)發(fā)展趨勢及給國內(nèi)企業(yè)的建議

4.1 技術(shù)發(fā)展趨勢

根據(jù)數(shù)字家庭領(lǐng)域新近的研究熱點，在專利庫中進行了相應的檢索，以期獲知新技術(shù)的專利申請狀況。

1）基于圖像或動作捕獲控制的數(shù)字家庭技術(shù)

除了常用的語音輸入、鍵盤輸入、觸摸輸入等手段實現(xiàn)控制功能外，基于圖像或動作的輸入也逐漸成為實現(xiàn)控制的新的輸入手段；筆者使用關(guān)鍵詞圖像（image）、動作（action）、眼神（eyesight/express+in eyes）、手勢（gesture）、表情（expression/facial）、捕獲（capture）結(jié)合數(shù)字家庭的表達在CNABS庫中檢索，結(jié)果為0篇；可見在基于圖像或動作捕獲控制的數(shù)字家庭技術(shù)是近年來一個新的研究方向，因而還沒有相關(guān)的專利申請。

2）移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算與數(shù)字家庭的具體結(jié)合

雖然已經(jīng)有了移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算與數(shù)字家庭結(jié)合的文獻，但解決具體結(jié)合的技術(shù)問題的文獻，尤其是專利文獻比較稀少。

筆者使用關(guān)鍵詞手機APP（mobile app）、移動互聯(lián)網(wǎng)（mobile internet）、智能手機（smart phone）等關(guān)鍵詞結(jié)合數(shù)字家庭的表達在CNABS中檢索，得到4篇發(fā)明文獻和1篇實用新型文獻；使用云計算（cloud computing）、網(wǎng)格計算（grid computing）、云服務（cloud service）、云技術(shù)（cloud technology）、移動辦公（mobile office）等關(guān)鍵詞結(jié)合數(shù)字家庭的表達在CNABS中檢索，得到9篇發(fā)明文獻和5篇實用新型文獻；查閱上述文獻，僅僅提及移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算可應用于數(shù)字家庭上，并未深入研究具體結(jié)合的技術(shù)問題及解決方法。

4.2 針對國內(nèi)高校及企業(yè)的建議

1）搶占專利高地

數(shù)字家庭技術(shù)仍處于發(fā)展階段，及時追蹤技術(shù)發(fā)展、掌握國內(nèi)外專利狀況、開拓創(chuàng)新思路，對于有價值的研究方向，采取合理的專利策略布局，及時搶占專利高地，在相關(guān)領(lǐng)域的專利池中占據(jù)自己的一席之地，在日后可能出現(xiàn)的專利戰(zhàn)中處于有利地位。由于專利保護受地域限制，對于有價值的基礎(chǔ)性專利，不僅要搶占國內(nèi)專利的高地，同時還要搶占歐美等國家或地區(qū)的專利高地，在國際舞臺上形成核心競爭力，贏得話語權(quán)。

2）加強產(chǎn)學研的合作

通過上述分析，以中山大學為代表的高校在該領(lǐng)域開展了很多研究，而企業(yè)與高校聯(lián)合研究、企業(yè)單獨研究申請的專利數(shù)目較少。高校關(guān)注新興技術(shù)，企業(yè)注重市場應用，若企業(yè)與高校聯(lián)合，開發(fā)出受市場歡迎的核心技術(shù)，可以彌補自身不足，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

5 結(jié)語

近幾年來，數(shù)字家庭發(fā)展迅速，眾多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也逐步進入該領(lǐng)域，市場競爭將會越來越激烈。國內(nèi)企業(yè)要從長遠利益出發(fā)，重視基礎(chǔ)研究，開展與高校的聯(lián)合開發(fā)，注重知識產(chǎn)權(quán)保護，合理運用專利工具，占據(jù)有利地位。

[1] 賴敏，高薇，儲妮晟.數(shù)字家庭發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].通信技術(shù)，2013，46（2）：58-61.

[2] 孫卓，高毅，李新國，等.基于智能電視機頂盒的下一代數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計[J].有線電視技術(shù)，2013（6）：102-104.

[3] 格蘭研究.智能機頂盒助力數(shù)字家庭[J].電視技術(shù)，2013，37（12）：6-7.

[4] 張淑娟.基于數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)的身份認證平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學，2012.