衛(wèi)星導航專利分析報告之四＊── 衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)（下）

石 蕊，劉清泉，丁文佳

（1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作河南中心，鄭州 450000；2.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局審查業(yè)務(wù)管理部，北京 100088）

（接上期）

3.4 重要申請人

3.4.1 全球申請主要申請人

圖4 全球申請主要申請人

圖5 全球主要申請人技術(shù)分布

圖4是衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)的專利全球申請和在中國申請主要申請人排名情況。如圖所示，在全球排名第一位的高通股份有限公司的專利申請量為254項，這也與該公司在衛(wèi)星導航混合定位領(lǐng)域的地位相一致，顯示出該公司對衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)的專利布局非常重視；排在第二位的是真實定位公司，申請量為83項；排名第三位的是三星電子，申請量為56項；排名第四位的是施耐普特拉克（Snaptrack，雖然施耐普特拉克公司已被高通公司并購，但出于分析的需要，這里將施耐普特拉克公司的申請單列出來）；第五位至十位的申請人為愛立信、摩托羅拉、羅瑟姆、天寶、中國科學院、美國博通，他們的申請量都在20～40件之間，說明這些公司或機構(gòu)對衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)的專利布局也都比較重視，并且愛立信、摩托羅拉、美國博通都是重要的電信廠商，這也顯示出了電信企業(yè)進軍衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)這個巨大市場的前瞻布局。此外，在第十至二十名的國外主要申請人還有諾基亞、SIRF等，且申請數(shù)量都不多，說明該領(lǐng)域進入門檻較低，競爭非常激烈，各大公司都在抓緊進行專利布局。

由圖5可知，高通公司、真實定位公司的申請主要集中在“GPS+蜂窩網(wǎng)絡(luò)+其他”和“蜂窩網(wǎng)絡(luò)+其他”技術(shù)分支；施耐普特拉克的申請全部在“GPS+蜂窩網(wǎng)絡(luò)+其他”技術(shù)分支；羅索姆公司的申請基本集中在“電視定位”技術(shù)分支；中國科學院的申請最多的是“偽衛(wèi)星”技術(shù)分支，其次是“GPS+蜂窩網(wǎng)絡(luò)+其他”技術(shù)分支；愛立信、摩托羅拉和博通三家電信企業(yè)的申請也重點集中于“GPS+蜂窩網(wǎng)絡(luò)+其他”技術(shù)分支，愛立信還有一些“蜂窩網(wǎng)絡(luò)”的專利申請。

4 技術(shù)發(fā)展路線

衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)的技術(shù)發(fā)展路線如圖6所示。

4.1 GPS+蜂窩技術(shù)的發(fā)展

（1）1990～2000年

美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）于1996年10月頒發(fā)E911命令，歐洲、日本等國也隨即積極開展了關(guān)于商用定位技術(shù)的研究。這項命令極大地推動了基于移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)的發(fā)展。例如在90年代后期，相繼出現(xiàn)了移動網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)、GPS+移動網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)等。

1992年，ITT制造企業(yè)，US 5726893A，GPS系統(tǒng)的多個地球軌道衛(wèi)星將位置信息傳輸給地面的移動無線基站，提供單獨的源衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)廣播信道和一個或多個電話服務(wù)通信信道輔助移動無線基站訪問來自衛(wèi)星的定位信息。

圖6 衛(wèi)星導航混合定位技術(shù)的技術(shù)發(fā)展路線圖

1999年，施耐普特拉克公司，WO9936795A1，AGPS定位技術(shù)，當通信收發(fā)裝置通信收發(fā)裝置通過通信鏈路以高功率發(fā)送數(shù)據(jù)時，向衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機發(fā)送控制信號。

1998年，高通公司則開始研發(fā)GPS+蜂窩定位技術(shù)，所涉及的專利申請有US6429815B1，US6199045B1，CN1375062A等。

1999年，高通公司申請了專利US6429815B1（已授權(quán)），使用來自位置已經(jīng)確定的無線通信裝置的信息來確定GPS衛(wèi)星的搜索大小和中心。所述信息包括確定哪個無線基站對于無線通信裝置時本地的，并且每個基站與無線通信系統(tǒng)之間的距離。

2000年，高通公司申請了專利US6199045B1（已授權(quán)），使用蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)和GPS系統(tǒng)和Cell-ID確定精確位置。

（2）2001～2005年

2000年春，為了符合E911即將在2001年實施的要求，高通并購了施耐普特拉克公司（SnapTrack），將施耐普特拉克公司的無線AGPS專利技術(shù)并入高通的用于CDMA蜂窩和個人通信服務(wù)PCS網(wǎng)絡(luò)的GPSOne系統(tǒng)、移動站芯片集和軟件集中，從而為GPSOne和真實定位公司技術(shù)的更多商業(yè)發(fā)展和應(yīng)用鋪平了道路，高通GPSOne客戶端實現(xiàn)和施耐普特拉克公司位置確定實體（PDE）成為GPSOne端對端定位系統(tǒng)的兩種主要部件。以高通公司和真實定位公司雄厚的專利池為基石，2001年4月，第一臺具有GPSOne功能的用于個人安全應(yīng)用的移動終端由日本的Secom投入使用，隨后多個大型無線經(jīng)營商也跟進了高通/施耐普特拉克的GPSOne客戶端/服務(wù)器技術(shù)，如日本的KDDI、韓國的SKT和KTF、美國的Verizon無線等。

其他公司也沒有停止自己的技術(shù)研發(fā)腳步，紛紛申請了基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)或GNSS+蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位的專利。

2002年，真實定位公司申請了專利CN1537395A，使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位TDOA和FDOA技術(shù)，以基于移動協(xié)助網(wǎng)絡(luò)提高無線定位系統(tǒng)精度。

2004年，諾基亞公司申請了專利CN101048671A，要求保護一種用于通過進行測量以確定至少第一定位站與裝置之間的距離，和確定至少第二定位站與裝置之間的距離來確定裝置的位置的方法和系統(tǒng)。至少一個測量為裝置的位置定義幾何面。所述第一定位站和第二定位站屬于不同的系統(tǒng)。這些測量用于選擇幾何模型，該模型至多包括二次曲面，所選擇的幾何模型被簡化以減少二次曲面的數(shù)量，測量結(jié)果被插入所簡化的幾何模型，以及通過求解所簡化的幾何模型而確定裝置的位置。

（3）2006年至今

GPS+蜂窩定位技術(shù)自身進一步發(fā)展，如高通于2009年申請的專利CN102089672A，使用衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的混合組合來確定其位置（或速度）：移動站在確定鎖定時將來自一個衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)與來自另一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)相組合，可對同一或不同衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星作出組合。移動站可在一個時段使用衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)，并在另一時段使用相同衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)。在另一方面，移動站可使用實時軌道數(shù)據(jù)來校正預測軌道數(shù)據(jù)中的時鐘偏離。可對提供實時軌道數(shù)據(jù)的同一衛(wèi)星，或者對同一或不同衛(wèi)星系統(tǒng)中的不同衛(wèi)星作出對時鐘偏離的校正。

此外，隨著2000年以來室內(nèi)無線定位技術(shù)（如短距無線通信技術(shù)）的快速發(fā)展，許多公司開始將廣域無線定位技術(shù)和室內(nèi)無線定位技術(shù)結(jié)合起來，后續(xù)將詳細介紹。

4.2 偽衛(wèi)星技術(shù)

1995年和1999年，卡特彼勒公司申請了有關(guān)偽衛(wèi)星定位技術(shù)的申請US5375059A和AU1862699A。

1998年，澳大利亞洛克達公司（LOCATA）申請了有關(guān)偽衛(wèi)星定位技術(shù)的申請EP1076833 A1，并于在2011年8月公布了他們的偽衛(wèi)星定位系統(tǒng)研究成果。2012年12月，在美國白沙導彈試驗場測試了Locata系統(tǒng)定位性能，測試結(jié)果顯示該系統(tǒng)在軍用環(huán)境下的定位精度達到：水平方向6厘米，垂直15厘米。

4.3 局域定位技術(shù)的發(fā)展

（1）1990～2000年

1992年出現(xiàn)了以紅外線技術(shù)定位的Active Badge系統(tǒng)，其是劍橋大學AT&T實驗室開發(fā)的第一個室內(nèi)定位傳感系統(tǒng)，并被認為是第一個室內(nèi)標記感測（Badge Sensing）原型系統(tǒng)。其工作原理為每個人身上攜帶一個微型的紅外發(fā)射器，該發(fā)射器每10～15秒發(fā)射一個獨特的身份信息代碼，覆蓋在建筑物內(nèi)的紅外接收站網(wǎng)絡(luò)會接收到這些紅外發(fā)射器發(fā)出的信號而進行定位。

1999年，AT&T實驗室又開發(fā)了比Active Badge系統(tǒng)定位更加精確的Active Bat系統(tǒng)，其采用超聲波時間-飛行變更（alteration）技術(shù)技術(shù)進行定位。

（2）2000～2012年

2000年以來，由于WLAN，WSN，RFID等短距無線通信技術(shù)的爆發(fā)，各種局部室內(nèi)定位技術(shù)相繼出現(xiàn)，其精度可達到米級。如2000年的RADAR WLAN系統(tǒng)，Cricket超聲波系統(tǒng)，2003年RFID LANDMARC系統(tǒng)，2005年UWB Ubisense系統(tǒng)等。

4.4 混合定位的發(fā)展

隨著計算機、通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了多種廣域、局域技術(shù)相結(jié)合的無縫定位技術(shù)，例如：蜂窩網(wǎng)絡(luò)+短距無線通信定位技術(shù)、GPS+短距無線通信定位技術(shù)等。

（1）蜂窩網(wǎng)絡(luò)+短距無線通信定位技術(shù)

2010年，捷迅研究公司提交了US8195251B2的申請，采用了蜂窩網(wǎng)絡(luò)+WLAN技術(shù)，通過監(jiān)測WLAN信號和蜂窩信號的強度改變，從而發(fā)現(xiàn)移動終端在室內(nèi)外環(huán)境中的躍遷。判斷為室內(nèi)環(huán)境時減小蜂窩信號的強度，在WLAN覆蓋范圍內(nèi)則增加連接掃描的頻次。

2011年，英特爾公司申提交了WO2013100886A1的申請，采用了蜂窩網(wǎng)絡(luò)+WLAN技術(shù)。

（2）GPS+蜂窩網(wǎng)絡(luò)+短距無線通信定位技術(shù)

2007年，三星電子株式會社提交了GB2451616A的申請，采用了自動切換多種輔助定位裝置如衛(wèi)星信號接收機、紅外線或短距離射頻收發(fā)機等的開關(guān)來減少能源消耗，檢測位置或移動的類型而改變預設(shè)的參數(shù)。

（3）GPS+短距無線通信定位技術(shù)

2011年，美國博通公司提交了CN102279400A的申請，要求保護一種通信系統(tǒng)和方法，該方法包括：能用GNSS的移動裝置從第一區(qū)域移動到第二區(qū)域，且在第一區(qū)域內(nèi)GNSS信號的質(zhì)量和／或水平高于特定的閾值，在第二區(qū)域內(nèi)GNSS信號的質(zhì)量和／或水平低于所述特定的閾值，能用GNSS的移動裝置在第二區(qū)域根據(jù)在第一區(qū)域前GNSS測量值確定自身位置。能用GNSS的移動裝置在第一區(qū)域使用所計算的GNSS測量值確定能用GNSS的移動裝置的位置。能用GNSS的移動裝置在第二區(qū)域使用第一區(qū)域的最當前GNSS測量值確定能用GNSS的移動裝置的位置。使用諸如攝像傳感器、光敏傳感器、聲音傳感器和／或位置傳感器的傳感器來改善能用GNSS的移動裝置在第二區(qū)域的位置。

2011年，摩托羅拉公司提交了WO2013131383A1的申請，采用了GPS+WLAN技術(shù)。

由此可見，如何在廣域環(huán)境中將進行衛(wèi)星導航混合定位，并且提高定位精度已經(jīng)成為了將來的發(fā)展熱點。

5 羅瑟姆公司

如上所述，在無縫室內(nèi)外定位的全球?qū)＠暾堉?，羅瑟姆公司位列全球第五，如圖7數(shù)據(jù)顯示，其在2001年和2002年申請量較多，而2009年之后沒有新的申請出現(xiàn)。

圖7 羅瑟姆公司年度申請量

如表4所示，羅瑟姆公司在定位領(lǐng)域中的主要研究方向為電視定位技術(shù)。

表4 羅瑟姆公司主要研究方向

羅瑟姆公司由GPS的奠基人J·J·小施皮爾克（SPILKER James J JR）博士和高精度導航系統(tǒng)專家拉比諾維茨（RABINOWITZ Matthew）博士所創(chuàng)建，其創(chuàng)建的惟一目的就是為了在GPS無法提供可靠定位的室內(nèi)和城市區(qū)域提供可靠、精準的定位技術(shù)。J·J·小施皮爾克士和拉比諾維茨博士深刻了解GPS的內(nèi)在局限性，并創(chuàng)建了羅瑟姆公司以克服這些局限性。J·J·小施皮爾克士的GPS共同奠基者Bradford Parkinson博士是羅瑟姆眾多技術(shù)顧問中的一員。

自2001年起，J·J·小施皮爾克在羅瑟姆公司以發(fā)明人的身份提起了電視定位技術(shù)專利申請，所述申請是使用多種類型的電視信號（如數(shù)字信號、模擬信號、移動廣播信號等）進行定位和定時，以及組合使用GPS和電視信號、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等進行定位和定時，還包括以電視信號為AGPS提供精密定時協(xié)助的技術(shù)。

羅瑟姆公司在2001和2002年的定位技術(shù)專利申請數(shù)量呈爆發(fā)性增長，在2002年之后，J·J·小施皮爾克及其研發(fā)團隊只提交了零星的定位技術(shù)專利申請，2009年之后羅瑟姆公司沒有提交專利申請，這表明羅瑟姆公司實際上已經(jīng)暫停了相關(guān)研發(fā)或研發(fā)未有進一步的進展。

這些已有的定位技術(shù)專利仍然給羅瑟姆公司帶來巨大的經(jīng)濟收益，在2007年，憑借這些專利，羅瑟姆公司與天寶公司合作開拓韓國手機市場。

2010年3月1日，Rosum公司宣布推出ALLOY，這是一款革命性的供室內(nèi)和城市環(huán)境使用的位置和同步解決方案。ALLOY芯片由該公司與合作伙伴思亞諾共同開發(fā)，后者為領(lǐng)先的手機、筆記本、PND以及其它移動設(shè)備移動數(shù)字電視接收器芯片供應(yīng)商。該方案利用廣播電視信號提供精確的頻率、時間和位置信息。ALLOY客戶端將ALLOY芯片和一個高靈敏度的A-GPS芯片組合到一個緊密耦合的混合TV-GPS解決方案中，該方案能夠在所有類型的環(huán)境下工作（農(nóng)村、城郊、城區(qū)和室內(nèi)）。與GPS相比，廣播電視信號的功率裕度強10萬倍，并且能夠使定位和同步能力深入到建筑物和城市環(huán)境內(nèi)部。

2011年，羅瑟姆公司的電視定位專利被定位技術(shù)領(lǐng)域的第二大申請人真實定位公司所收購。雖然電視定位技術(shù)分支不是定位領(lǐng)域的研發(fā)熱點，但羅瑟姆公司的經(jīng)歷或許能夠更好地說明專利背后所隱藏的價值?！?/p>

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[12] TruePosition purchase Rosum’s intellectual property, http://www.netbarcn.net/html/2011/IP_law_0910?24303.html, visit time: Nov, 2013