車(chē)輛主動(dòng)性防撞專(zhuān)利技術(shù)綜述

張華強(qiáng)

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215163)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)保有量逐年遞增，導(dǎo)致交通擁堵情況嚴(yán)重、交通事故頻發(fā)及交通環(huán)境惡化等問(wèn)題，威脅著人的生命安全及財(cái)產(chǎn)損失。交通事故數(shù)量居高不下，由此引發(fā)的人員傷亡嚴(yán)重，造成的損失達(dá)數(shù)百億元，車(chē)輛間碰撞事故占到我國(guó)道路交通事故總量的2/3 以上。

如何減少交通死亡人數(shù)和造成的經(jīng)濟(jì)損失成了重要的研究方向，其中，為了進(jìn)一步加強(qiáng)道路交通安全，除了要規(guī)范駕駛?cè)说鸟{駛行為、嚴(yán)格執(zhí)法以外，如何提升車(chē)輛自身的安全性能也是至關(guān)重要。

車(chē)輛的安全性能主要包括兩大類(lèi)：一類(lèi)是被動(dòng)式安全性能，另一類(lèi)則是主動(dòng)式安全性能。被動(dòng)式的安全性能是指安全帶、保險(xiǎn)杠、安全氣囊等安全配置在碰撞發(fā)生時(shí)能夠減緩碰撞所帶來(lái)的沖擊傷害的性能。而主動(dòng)式的安全性能則是指由車(chē)輛主動(dòng)防撞系統(tǒng)在道路行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)警，在危險(xiǎn)發(fā)生前及時(shí)采取相關(guān)措施，降低碰撞危險(xiǎn)發(fā)生的概率，從而提升行車(chē)駕駛安全的性能[1]。

1 車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)分解

技術(shù)分解是對(duì)于所分析的技術(shù)領(lǐng)域作進(jìn)一步的細(xì)化和分類(lèi)，對(duì)于行業(yè)狀況、檢索專(zhuān)利信息以及檢索結(jié)果處理都具有非常重要的意義，有助于了解行業(yè)整體情況以及選取研究重點(diǎn)。通常，技術(shù)分解的展開(kāi)可按技術(shù)手段(如結(jié)構(gòu)、工藝流程、產(chǎn)品或用途)、技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)功效等角度進(jìn)行技術(shù)分解。具體到車(chē)輛行駛安全領(lǐng)域而言，根據(jù)車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)可分為兩大技術(shù)分支：自動(dòng)動(dòng)作避免碰撞、提前預(yù)判碰撞可能，主要圍繞車(chē)輛自主性判斷的技術(shù)手段的不同進(jìn)行分解。

在進(jìn)行車(chē)輛自動(dòng)動(dòng)作避免碰撞處理中，根據(jù)目標(biāo)物(例如：行人、車(chē)輛、建筑物等)與行駛車(chē)輛之間的距離和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行判斷，再具體分析采用何種技術(shù)手段，主要采用以下形式：

(1)剎車(chē)制動(dòng)

車(chē)輛行駛過(guò)程中的安全距離測(cè)量、危險(xiǎn)評(píng)判和預(yù)警、車(chē)速控制是主動(dòng)防撞的重要功能之一，其中對(duì)于具有主動(dòng)性防撞系統(tǒng)的車(chē)輛而言，車(chē)輛最為常見(jiàn)的技術(shù)手段是自動(dòng)性動(dòng)作進(jìn)行剎車(chē)制動(dòng)控制，有效地避免碰撞事故和追尾事故的發(fā)生。剎車(chē)制動(dòng)防撞示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 剎車(chē)制動(dòng)防撞示意圖

(2)轉(zhuǎn)向變道

雖然剎車(chē)制動(dòng)能夠通過(guò)降低車(chē)速來(lái)避免碰撞，但是由于駕駛員反應(yīng)不及時(shí)或是受系統(tǒng)功能的限制，碰撞的風(fēng)險(xiǎn)不能完全消除。然而轉(zhuǎn)向變道時(shí)通過(guò)相鄰車(chē)道是否有影響變道目標(biāo)來(lái)判斷車(chē)輛是否可以變道，當(dāng)不存在影響變道目標(biāo)時(shí)將車(chē)輛變道以避免碰撞的發(fā)生。轉(zhuǎn)向變道防撞示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 轉(zhuǎn)向變道防撞示意圖

為了避免車(chē)輛發(fā)生碰撞，如何提前預(yù)判碰撞的可能性是非常重要的技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境信息，主要包括自車(chē)速度、目標(biāo)物速度、相對(duì)距離和道路狀況等信息，其中最主要的檢測(cè)手段主要涉及以下形式：

①雷達(dá)

雷達(dá)檢測(cè)的工作原理是不斷發(fā)射特定波段，傳播過(guò)程中碰到目標(biāo)物后發(fā)射回來(lái)并被接收，進(jìn)而計(jì)算出距離，其優(yōu)點(diǎn)是受氣候影響較小，缺點(diǎn)是遠(yuǎn)距離檢測(cè)性能較差。雷達(dá)檢測(cè)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 雷達(dá)檢測(cè)示意圖

②圖像

視覺(jué)圖像識(shí)別技術(shù)能夠增加檢測(cè)范圍，基于視覺(jué)圖像技術(shù)的車(chē)輛其主動(dòng)防撞預(yù)測(cè)效率和可控性更強(qiáng)，其中將視覺(jué)感知技術(shù)、視覺(jué)幾何測(cè)量技術(shù)等進(jìn)行了融合，但是數(shù)據(jù)處理量大，設(shè)備價(jià)格高。圖像檢測(cè)示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 圖像檢測(cè)示意圖

依據(jù)上述主動(dòng)性防撞的技術(shù)手段和技術(shù)問(wèn)題，可對(duì)車(chē)輛主動(dòng)性防撞進(jìn)行如下技術(shù)分解，具體分解如圖5所示。

圖5 車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)分解

2 全球?qū)＠暾?qǐng)狀況分析

主要對(duì)全球?qū)＠纳暾?qǐng)趨勢(shì)、申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)分布、重要申請(qǐng)人進(jìn)行分析，從中得到車(chē)輛主動(dòng)性防撞相關(guān)重要技術(shù)分支發(fā)展趨勢(shì)，以及各階段專(zhuān)利申請(qǐng)國(guó)家分布和主要申請(qǐng)人分布。其中將每個(gè)同族中最早優(yōu)先權(quán)日期視為該申請(qǐng)的申請(qǐng)日，一系列同族申請(qǐng)視為一件申請(qǐng)[2]。

2.1 全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)分析

圖6為車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)，展示了車(chē)輛安全領(lǐng)域的全球?qū)＠暾?qǐng)量年份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

圖6 全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)

可以看出，涉及車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始出現(xiàn)，從總體上看，專(zhuān)利申請(qǐng)量呈遞增的狀態(tài)。以申請(qǐng)量增長(zhǎng)率的變化為標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)輛主動(dòng)性防撞全球?qū)＠暾?qǐng)大致可以分為以下幾個(gè)階段：

第一階段：1984～1997年，車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的發(fā)展還處于萌芽期，其整體專(zhuān)利申請(qǐng)量較小，但是奠定了車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的基礎(chǔ)；

第二階段：1998～2004年，專(zhuān)利申請(qǐng)量明顯比1984～1997年的申請(qǐng)量增多，雖然車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)得到一定程度的發(fā)展，但是可能遇到了技術(shù)瓶頸，發(fā)展趨勢(shì)仍處于平穩(wěn)期；

第三階段：2005～2010年，申請(qǐng)量明顯增加，并且保持平穩(wěn)，其中可能與相關(guān)技術(shù)瓶頸已被突破有關(guān)，進(jìn)入技術(shù)發(fā)展增長(zhǎng)期；

第四階段：從2011年開(kāi)始，車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)期，并于2016年專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到歷年申請(qǐng)量的頂峰。縱觀車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)，結(jié)果是呈大體穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這也與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展遙相呼應(yīng)。

2.2 主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)專(zhuān)利分布

圖7展現(xiàn)了車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)專(zhuān)利分布情況?？梢钥闯觯毡?JP)專(zhuān)利申請(qǐng)量居于首位，占全球?qū)＠暾?qǐng)量的34%；中國(guó)(CN)的申請(qǐng)量居次席，占全球?qū)＠暾?qǐng)量的32%，雖然，中國(guó)(CN)在該技術(shù)方面的占有量同為32%，但是中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)主要出現(xiàn)在2000年以后，專(zhuān)利質(zhì)量偏低，核心專(zhuān)利較少；第三位的是美國(guó)(US)，其申請(qǐng)量占全球申請(qǐng)量的12%；第四位的是德國(guó)(GE)，其申請(qǐng)量占全球申請(qǐng)量的10%；最后，韓國(guó)(KR)、歐洲(EP)、英國(guó)(UK)、法國(guó)(FR)也占了一定的申請(qǐng)量，除上述的國(guó)家/地區(qū)外，其他國(guó)家/地區(qū)涉及車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量相對(duì)較少，這與目前汽車(chē)工業(yè)發(fā)展水平基本相符合。

圖7 主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)專(zhuān)利分布

2.3 主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)專(zhuān)利技術(shù)分布

圖8和圖9進(jìn)一步展現(xiàn)了涉及車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的全球?qū)＠暾?qǐng)中，主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)的專(zhuān)利技術(shù)分布情況。

圖8 主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)專(zhuān)利技術(shù)分布一

圖9 主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)專(zhuān)利技術(shù)分布二

可以看出，在涉及車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)中，剎車(chē)制動(dòng)的專(zhuān)利申請(qǐng)最多，轉(zhuǎn)向變道、雷達(dá)、圖像的專(zhuān)利申請(qǐng)量相當(dāng)?？梢?jiàn)，在車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的專(zhuān)利技術(shù)革新方面，可能早期由于技術(shù)瓶頸的限制，主要技術(shù)手段集中在剎車(chē)制動(dòng)方面，但是隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，融合雷達(dá)、圖像技術(shù)的主動(dòng)性防撞系統(tǒng)的技術(shù)手段發(fā)生了變化，豐富了主動(dòng)性防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面性以及提高了安全系數(shù)。

從圖10中可以得出中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)以及韓國(guó)自身的技術(shù)特點(diǎn)。

圖10 主要申請(qǐng)國(guó)家/地區(qū)技術(shù)主題分布

其中，以全球?qū)＠暾?qǐng)重要區(qū)域的日本和中國(guó)為例，其專(zhuān)利申請(qǐng)技術(shù)主題分布大體情況如下：

(1)日本：日本是專(zhuān)利申請(qǐng)大國(guó)，體現(xiàn)了其對(duì)技術(shù)研發(fā)的重視以及較強(qiáng)的專(zhuān)利保護(hù)意識(shí)，除關(guān)于雷達(dá)檢測(cè)方面的專(zhuān)利申請(qǐng)較少，日本的專(zhuān)利申請(qǐng)集中在剎車(chē)制動(dòng)、轉(zhuǎn)向變道和圖像檢測(cè)，體現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)性。日本是車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注日本相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

(2)中國(guó)：剎車(chē)制動(dòng)方面專(zhuān)利申請(qǐng)量較多，雷達(dá)檢測(cè)和圖像檢測(cè)申請(qǐng)量較為均勻，轉(zhuǎn)向變道的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量較少。主要原因是隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)外來(lái)華企業(yè)在中國(guó)進(jìn)行了專(zhuān)利布局，同時(shí)本土企業(yè)的發(fā)展也較為迅速，使得在中國(guó)專(zhuān)利呈“百花齊放”的狀態(tài)，但在真正的重點(diǎn)技術(shù)方面相比日本還是落后。

3 主要申請(qǐng)人/專(zhuān)利權(quán)人分析

3.1 全球主要申請(qǐng)人/專(zhuān)利權(quán)人申請(qǐng)量分析

從全球?qū)＠暾?qǐng)重要申請(qǐng)人方面對(duì)車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)作進(jìn)一步分析，主要考慮申請(qǐng)人歷年的申請(qǐng)總量，按照申請(qǐng)總量進(jìn)行排名，取排名前10名申請(qǐng)人進(jìn)行分析。

圖11 示出了全球?qū)＠暾?qǐng)量排名前10名的申請(qǐng)人，分別為(排名分先后)：豐田、日產(chǎn)、福特、博世、本田、現(xiàn)代、富士重工、電裝、通用以及沃爾沃。由此可以看出，排在前10位的申請(qǐng)人中，日本關(guān)于車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的研究占有絕對(duì)領(lǐng)先地位，中國(guó)的總體申請(qǐng)量雖然居第二位，但是具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)并未進(jìn)入排名前10位，可見(jiàn)我國(guó)在該方面的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力欠缺，并且日本和美國(guó)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)早已進(jìn)行了專(zhuān)利布局。

圖11 全球?qū)＠暾?qǐng)量排名前10名的申請(qǐng)人

3.2 全球主要申請(qǐng)人/專(zhuān)利權(quán)人技術(shù)分布分析

從圖12可以看出，在剎車(chē)制動(dòng)、轉(zhuǎn)向變道、雷達(dá)和圖像方面，上述10位主要申請(qǐng)人均有研究，并且均將剎車(chē)制動(dòng)作為重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一。在轉(zhuǎn)向變道方面，日產(chǎn)公司相比于其他申請(qǐng)人較為關(guān)注該技術(shù)的發(fā)展；在雷達(dá)檢測(cè)方面，本田和福特公司的申請(qǐng)量較大，可見(jiàn)這兩家公司對(duì)其進(jìn)行了大量研究；在圖像檢測(cè)方面，福特、本田和博世的申請(qǐng)量較大。因此，上述申請(qǐng)人的技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)鮮明。

圖12 主要申請(qǐng)人/專(zhuān)利權(quán)人技術(shù)分布

4 車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)發(fā)展路線

車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展，不同時(shí)期其發(fā)展側(cè)重的技術(shù)角度有所不同。側(cè)重于分析車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)中關(guān)于自動(dòng)動(dòng)作避免碰撞、提前預(yù)判碰撞的可能性的技術(shù)發(fā)展路線，并進(jìn)一步探究其中重要技術(shù)分支的發(fā)展?fàn)顩r。

4.1 車(chē)輛自動(dòng)動(dòng)作避免碰撞技術(shù)發(fā)展路線

圖13中關(guān)于車(chē)輛自動(dòng)動(dòng)作避免碰撞技術(shù)主要從剎車(chē)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向變道兩個(gè)技術(shù)分支進(jìn)行了梳理，早期的申請(qǐng)人主要關(guān)注通過(guò)剎車(chē)制動(dòng)防撞(如：JPS6133346A)，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，采用剎車(chē)制動(dòng)仍可能存在碰撞的可能性，經(jīng)過(guò)研究，采取主動(dòng)避讓的方式更改行駛車(chē)道(如：JPH05238290A)。此外，為了提高剎車(chē)制動(dòng)的效果，申請(qǐng)人采用結(jié)合主動(dòng)警示駕駛員的方式，便于提前預(yù)判，實(shí)質(zhì)上從整個(gè)技術(shù)發(fā)展的路線中體現(xiàn)了不同時(shí)期技術(shù)的研究重點(diǎn)。

圖13 車(chē)輛自動(dòng)動(dòng)作避免碰撞技術(shù)發(fā)展路線圖

4.2 提前預(yù)判碰撞的可能性技術(shù)發(fā)展路線

圖14中關(guān)于車(chē)輛提前預(yù)判碰撞的可能性技術(shù)主要從雷達(dá)檢測(cè)和圖像檢測(cè)兩個(gè)技術(shù)分支進(jìn)行了梳理，早期20世紀(jì)90年代的申請(qǐng)人采用雷達(dá)檢測(cè)(如：JPH082356A)進(jìn)行防撞預(yù)判，但是有些申請(qǐng)人認(rèn)為采用雷達(dá)檢測(cè)在特殊環(huán)境下仍可能存在碰撞的可能性，經(jīng)過(guò)研究，采取圖像的方式進(jìn)行軌跡檢測(cè)(如：JPH0630538A)。此外，還涉及激光雷達(dá)、紅外線技術(shù)等，在防撞預(yù)判的技術(shù)手段上不斷豐富。

圖14 提前預(yù)判碰撞的可能性技術(shù)發(fā)展路線圖

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)中文專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)和外文專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)車(chē)輛主動(dòng)性防撞技術(shù)的申請(qǐng)狀況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)各重要技術(shù)分支的發(fā)展路線進(jìn)行梳理分析。通過(guò)分析可知，日本、德國(guó)和美國(guó)傳統(tǒng)汽車(chē)工業(yè)強(qiáng)國(guó)在該領(lǐng)域具有較為先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其中日本專(zhuān)利申請(qǐng)量占較大優(yōu)勢(shì)。對(duì)于國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)人來(lái)說(shuō)，想要繞開(kāi)國(guó)外公司的專(zhuān)利壁壘，開(kāi)辟新的途徑存在一定難度。畢竟國(guó)外車(chē)輛主動(dòng)性安全防撞技術(shù)的發(fā)展有了一定的技術(shù)沉淀，雖然中國(guó)相關(guān)技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量數(shù)目可觀，但是核心專(zhuān)利的質(zhì)量還有待提高。通過(guò)對(duì)各重要技術(shù)分支的發(fā)展路線進(jìn)行梳理分析，不僅了解了車(chē)輛主動(dòng)性安全防撞技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展歷程有了更多的了解，有利于在今后的審查工作中提高審查效能。