基于衛(wèi)星有效載荷的專利分析

劉 歡

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津 300304）

0 引言

衛(wèi)星，又稱人造衛(wèi)星，指在空間軌道上環(huán)繞地球運(yùn)行的無人航天器，主要分為科學(xué)衛(wèi)星、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星。衛(wèi)星所提供的空間信息、時(shí)間基準(zhǔn)信息是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展必不可少的，基本覆蓋到社會(huì)的各個(gè)方面，不僅有利于電信、廣播、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)升級，更能夠加速新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)已成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長的引擎之一［1-2］。

衛(wèi)星可以按照應(yīng)用領(lǐng)域分類，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的衛(wèi)星主要為通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星（對地觀測衛(wèi)星）。其他還包括一些教育、科研用衛(wèi)星等，但由于數(shù)量占比較少，本研究不做過多分析。通信衛(wèi)星，用作無線電通信中繼站的人造衛(wèi)星，可以傳輸電話、電報(bào)、傳真和數(shù)據(jù)等，代表作有重型系列；導(dǎo)航衛(wèi)星［3］通過衛(wèi)星發(fā)射無線電信號(hào)，為用戶提供導(dǎo)航定位和授時(shí)服務(wù)的衛(wèi)星，代表為北斗、GPS；遙感衛(wèi)星［4］在空間利用遙感器收集地球大氣，陸地和海洋目標(biāo)輻射、反射或散射的電磁波信息，并加以記錄，由信息傳輸設(shè)備發(fā)送回地面進(jìn)行處理和加工，從而獲取反映地球大氣、陸地和海洋目標(biāo)特征的信息的衛(wèi)星，代表作有高分系列和風(fēng)云系列。

衛(wèi)星中的有效載荷即用于直接完成特定的航天飛行任務(wù)的有效裝置，對于通信衛(wèi)星，包括轉(zhuǎn)發(fā)器及天線；對于導(dǎo)航衛(wèi)星，包括低軌測速導(dǎo)航系統(tǒng)、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)及全球同步衛(wèi)星無線電測定系統(tǒng)；對于遙感衛(wèi)星，包括各類遙感器、合成孔徑雷達(dá)（地面資源衛(wèi)星）及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等。

相較國外發(fā)達(dá)市場，我國商業(yè)衛(wèi)星起步晚［5］，但是發(fā)展迅速，商業(yè)衛(wèi)星主要向小型化、集成化發(fā)展，而其中完成衛(wèi)星任務(wù)的有效載荷如何設(shè)置、改進(jìn)是近年來衛(wèi)星小型化發(fā)展的重要內(nèi)容，本研究基于incopat專利數(shù)據(jù)庫中的專利信息，探究衛(wèi)星有效載荷技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，以期為我國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的未來布局提供參考。

1 全球?qū)＠麘B(tài)勢分析

1.1 申請量分析

全球衛(wèi)星有效載荷專利申請量如圖1 所示。由圖1 可知，全球申請量為5 623 項(xiàng)，其中，在中國的申請量為1 361項(xiàng)，全球占比為19%；從產(chǎn)業(yè)發(fā)展及專利申請狀況可以得出，中國是衛(wèi)星有效載荷的主要申請國之一，在國際競爭中占有一定優(yōu)勢。

圖1 全球衛(wèi)星有效載荷專利申請量

1.2 申請趨勢

全球衛(wèi)星有效載荷的專利申請趨勢如圖2所示，總體呈上升趨勢，發(fā)展過程可以分為以下幾個(gè)階段。

圖2 全球衛(wèi)星有效載荷專利申請趨勢

第一次技術(shù)發(fā)展期：2000年以前，衛(wèi)星有效載荷技術(shù)逐漸發(fā)展，諸多全球移動(dòng)通信星座（如“銥星”）被提出和投入建設(shè)，遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星均有所發(fā)展。美國GPS系統(tǒng)、歐洲GSNS系統(tǒng)、俄羅斯GNSS系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)均在這一階段建立，導(dǎo)致衛(wèi)星有效載荷設(shè)置、布局技術(shù)同樣有所發(fā)展。該階段的衛(wèi)星有效載荷專利申請量呈上升趨勢。

平穩(wěn)發(fā)展期：2001—2011年，全球?qū)拵Щヂ?lián)，通信、導(dǎo)航、遙感等應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)開始蓬勃發(fā)展，但是由于2003 年美國發(fā)生哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)失事事件，運(yùn)載火箭、衛(wèi)星技術(shù)乃至整個(gè)航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展均受到一定程度的消極影響，專利申請量同樣受到影響，這一時(shí)期的衛(wèi)星有效載荷專利的申請量呈下降趨勢。

第二次技術(shù)發(fā)展期：2012 年開始，各國開始開放衛(wèi)星市場，以一網(wǎng)公司（OneWeb）、太空探索公司（SpaceX）等為代表的商業(yè)航天企業(yè)開始主導(dǎo)商業(yè)衛(wèi)星的建設(shè)，帶動(dòng)了衛(wèi)星整體的行業(yè)發(fā)展，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面通信系統(tǒng)進(jìn)行更多的補(bǔ)充合作、融合發(fā)展，亞馬遜、三星、波音等公司紛紛披露星座計(jì)劃。同樣，我國多個(gè)衛(wèi)星工程，如“天通一號(hào)”“鴻云工程”“鴻雁衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)”等均在該階段開始建立。因此在該階段，衛(wèi)星有效載荷專利申請量呈上升趨勢。

1.3 技術(shù)來源分布

全球衛(wèi)星有效載荷專利技術(shù)來源國分布如圖3所示。中國、日本、美國是提交衛(wèi)星技術(shù)相關(guān)專利申請的主要來源國，從全球?qū)＠暾埩空急葋砜?，中國的申請量最大，? 361項(xiàng)，其次是日本，為1 344 項(xiàng)，排名第三的是美國，為1 269 項(xiàng)，從專利數(shù)量來看，上述三個(gè)國家的專利占比達(dá)到總量的70%。

圖3 全球衛(wèi)星有效載荷專利技術(shù)來源分布

1.4 主要申請人分析

全球衛(wèi)星有效載荷專利申請人前10 名如圖4 所示。在衛(wèi)星有效載荷領(lǐng)域，前10 名申請人中，有三個(gè)來自日本，分別為三菱電子、日本電氣、東芝，日本三菱重工是日本空間產(chǎn)品的重要生產(chǎn)商，其所制造的地球觀測、偵察衛(wèi)星在技術(shù)上接近美國的偵察衛(wèi)星；一個(gè)來自中國，是上海衛(wèi)星工程研究所，簡稱509 所，成功研制并發(fā)射了風(fēng)云系列、實(shí)踐系列、遙感系列等多顆衛(wèi)星；三個(gè)來自美國，分別為天合公司、勞拉空間系統(tǒng)公司、波音，這些企業(yè)都是全球在衛(wèi)星乃至航天領(lǐng)域中的佼佼者。

圖4 全球衛(wèi)星有效載荷專利申請人前10名

2 中國專利態(tài)勢分析

2.1 中國專利申請量趨勢

2.1.1 中國衛(wèi)星有效載荷專利申請量趨勢如圖5 所示，總體呈上升趨勢，發(fā)展過程可以分為以下2個(gè)階段。技術(shù)累積階段（2010年之前）：這一階段中國專利申請總量不大，增長較緩慢，處于技術(shù)累積階段，與圖2 中全球申請趨勢對比可見，中國衛(wèi)星有效載荷專利技術(shù)起步晚于其他國家；高速發(fā)展階段（2010 年至今）：2011 年開始，商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，衛(wèi)星主要以小型化、集成化為發(fā)展目標(biāo)，有效載荷如何設(shè)置是衛(wèi)星小型化、集成化的重要內(nèi)容。因此，有關(guān)衛(wèi)星有效載荷方面的專利申請量有所上升，再加上我國對于專利保護(hù)的重視度提高，該階段專利申請量穩(wěn)步提升。隨著我國衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，我國的衛(wèi)星有效載荷專利申請量與其他國家及地區(qū)的申請量差距逐步縮小。

圖5 中國衛(wèi)星有效載荷專利申請量趨勢

2.2 中國申請人排名

中國衛(wèi)星有效載荷領(lǐng)域主要申請人如圖6 所示。從申請人方面來看，我國在航天領(lǐng)域排名前十的申請人有多個(gè)衛(wèi)星研發(fā)、制造的科研院所，如上海衛(wèi)星工程研究所、北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部、上海微小衛(wèi)星工程中心，其次，還有高校，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)，也會(huì)有一些企業(yè)，如航天東方紅衛(wèi)星有限公司，可以看出，我國的衛(wèi)星領(lǐng)域活躍的主體不僅是高校和研究院所，還有企業(yè)申請人。

圖6 中國衛(wèi)星有效載荷領(lǐng)域主要申請人

圖7 中國專利申請各省市分布

2.3 中國各省市排名

申請的省份來看，申請量最多的是北京，申請量有463 項(xiàng)專利，主要申請人有北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部、北京航空航天大學(xué)等；緊隨其后的是上海，有333項(xiàng)專利，主要申請人有上海衛(wèi)星工程研究所、上海微小衛(wèi)星工程中心等，與北京相比，其研究院所的申請人數(shù)量相當(dāng)；其次陜西，其具有航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，多個(gè)航天院所和高校構(gòu)成了其主要申請人。

2.4 中國申請人類型構(gòu)成

中國衛(wèi)星有效載荷領(lǐng)域不同種類申請人的申請占比如圖8 所示，可以看出，企業(yè)科研單位和大專院校占據(jù)了各個(gè)領(lǐng)域的主要申請人占比，其次是個(gè)人，且由于衛(wèi)星技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用較其他領(lǐng)域更多一些，因此衛(wèi)星有效載荷領(lǐng)域中申請人類型為企業(yè)的占比較大。

圖8 中國申請人類型分布

基于上述分析，可以初步看出，在全球申請量方面，專利申請依賴于產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、政策的發(fā)展，全球?qū)＠暾埩亢腿蛑饕暾埲酥饕獊碜杂谥袊?、日本、美國，從我國專利申請來看，衛(wèi)星有效載荷專利方面起步慢、發(fā)展迅速，近年來在全球?qū)＠袌鲋姓紦?jù)一定地位，我國的申請人主要為科研院所和高校，科研院所具備產(chǎn)業(yè)和技術(shù)基礎(chǔ)，高校具有較完備的理論體系，此外，我國的主要申請人還有航天東方紅衛(wèi)星有限公司，屬于商業(yè)航天領(lǐng)域，也反映出我國商業(yè)航天的發(fā)展，在我國的產(chǎn)業(yè)、專利市場中占據(jù)一定地位。

3 結(jié)語

全球衛(wèi)星有效載荷技術(shù)發(fā)展成熟，市場化充分、競爭激烈，對于我國，衛(wèi)星有效載技術(shù)逐步形成了國家隊(duì)主導(dǎo)，民營企業(yè)相繼進(jìn)入的行業(yè)格局，且我國技術(shù)起步晚，發(fā)展快，我國相關(guān)企業(yè)仍需辯證地學(xué)習(xí)國內(nèi)科研院所、高校乃至其他國和地區(qū)主要?jiǎng)?chuàng)新主體的衛(wèi)星發(fā)展路徑，加速拓展衛(wèi)星業(yè)務(wù)。