農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)專利情報(bào)分析

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；自動(dòng)導(dǎo)航；專利分析；功效矩陣；智能化農(nóng)業(yè)裝備；農(nóng)業(yè)信息化

0 引言

農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的自動(dòng)導(dǎo)航作為智能化農(nóng)業(yè)裝備的重要組成部分，是集計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子通信為一體的綜合性技術(shù)，主要包括對周圍環(huán)境的感知、導(dǎo)航路徑規(guī)劃、導(dǎo)航模型建立及轉(zhuǎn)向控制[1]。通過導(dǎo)航系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)行走機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位，并通過搭載的多種類型的作業(yè)執(zhí)行部件，如噴藥、施肥、播種和收獲等，可自動(dòng)完成多項(xiàng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)[2-3]。

近年來，隨著智能化農(nóng)業(yè)裝備的加速推進(jìn)，無人作業(yè)裝備的研究變得更加迫切?！丁笆奈濉蓖七M(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》和《中國制造2025》指出，智能化農(nóng)業(yè)裝備的研究既是制造業(yè)發(fā)展的剛需，又是國家扶持的重點(diǎn)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)行走機(jī)械的自動(dòng)導(dǎo)航，不僅能夠?qū)Ⅰ{駛員從繁重的工作中解放出來，而且能夠提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，對我國農(nóng)業(yè)行走機(jī)械的智能化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化有重大的促進(jìn)作用[4-5]。

本研究以農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的專利申請為研究分析對象，基于目前主要的導(dǎo)航方式構(gòu)建了技術(shù)分支，梳理了該領(lǐng)域的專利申請態(tài)勢、技術(shù)構(gòu)成、重要申請人，以及重點(diǎn)的研究領(lǐng)域、主要發(fā)明人及其主要研究的關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合現(xiàn)狀、國外在中國申請專利情況、技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)及技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)和突破點(diǎn)，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的專利審查，以及相關(guān)科研院所、企業(yè)等的技術(shù)研發(fā)提供可行性參考。

1 專利申請概況

1.1 檢索

在中文摘要數(shù)據(jù)庫（CNABS）、全文數(shù)據(jù)庫（CNTXT），以及外文摘要數(shù)據(jù)庫（VEN）中針對自動(dòng)導(dǎo)航相關(guān)技術(shù)（涉及G05D1、G01C21、G01S等分類號，以及導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛、無人駕駛、無人車和自動(dòng)跟隨等關(guān)鍵詞），以農(nóng)田、大田、農(nóng)業(yè)、果園、收獲和收割等關(guān)鍵詞進(jìn)行限定，并對檢索結(jié)果進(jìn)行批量及人工去噪。截至2023年8月15日，共檢索專利4524件，其中在中國申請專利1928件，在其他國家和地區(qū)遞交的專利申請2596件，以此構(gòu)建專利池對該技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行分析研究。

1.2 技術(shù)分支

為便于自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的分析研究，基于作業(yè)環(huán)境的不同，將自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)分為應(yīng)用于大田環(huán)境和應(yīng)用于果園環(huán)境的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，基于導(dǎo)航方式的差異將二級分支確定為導(dǎo)航方式、部件，并對導(dǎo)航方式進(jìn)行了三級分支，分為機(jī)械接觸式導(dǎo)航（接觸傳感導(dǎo)航）、預(yù)埋引導(dǎo)電纜的有線導(dǎo)航（電磁導(dǎo)航）、物理軌道導(dǎo)航（機(jī)械導(dǎo)航）、超聲波導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、衛(wèi)星定位導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、紅外導(dǎo)航、利用距離傳感器實(shí)施導(dǎo)航及多傳感器融合導(dǎo)航[6-10]。根據(jù)融合導(dǎo)航采用的導(dǎo)航方式，對多傳感器融合導(dǎo)航細(xì)化了分支，即四級分支劃分為視覺+超聲波+紅外融合導(dǎo)航、視覺+電磁融合導(dǎo)航、電磁+超聲波融合導(dǎo)航、激光+超聲波融合導(dǎo)航、視覺+超聲波融合導(dǎo)航、視覺+激光融合導(dǎo)航、衛(wèi)星定位+激光融合導(dǎo)航及衛(wèi)星定位+視覺融合導(dǎo)航等多種融合導(dǎo)航方式，具體如圖1所示[1]。

為了便于研究各技術(shù)分支和主要技術(shù)功能效果之間的相互關(guān)系，以尋求領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)空白點(diǎn)、技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)和突破點(diǎn)，以及利于文獻(xiàn)的檢索，對上述專利池中涉及導(dǎo)航方式部分的專利進(jìn)行了功能效果的標(biāo)引，并劃分為降低成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、降低設(shè)備復(fù)雜性、提高安全性、提高導(dǎo)航精度、提高導(dǎo)航可靠性、提高可維護(hù)性、提高路徑覆蓋率、提高自動(dòng)化和提高作業(yè)效率10種功能效果。

2 專利技術(shù)分析

2.1 專利技術(shù)總體概況

由圖2可知，農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)專利申請量的變化大致可以分為緩慢發(fā)展期、第1快速發(fā)展期、調(diào)整期及第2快速發(fā)展期4個(gè)階段。第1階段在1981年以前，受全球機(jī)械化發(fā)展水平及自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的制約，相關(guān)技術(shù)在全球范圍內(nèi)處于剛剛起步的緩慢發(fā)展階段。第2階段在1982—2005年，自動(dòng)導(dǎo)航相關(guān)專利的年申請量30余項(xiàng)，申請量開始逐步增長，進(jìn)入了第1快速發(fā)展期。這主要得益于世界各國高度重視糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，同時(shí)電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得導(dǎo)航技術(shù)、傳感器技術(shù)等在實(shí)際工程領(lǐng)域得到了快速應(yīng)用，為自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用到農(nóng)機(jī)領(lǐng)域提供了技術(shù)支撐。日本的研究成果逐漸顯現(xiàn)，僅1982年久保田株式會(huì)社就提交了34項(xiàng)專利申請，開始在該領(lǐng)域進(jìn)行專利布局；并且，隨著技術(shù)的發(fā)展，到1988年，自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)呈現(xiàn)出了多種技術(shù)分支，以久保田株式會(huì)社、洋馬株式會(huì)社、井關(guān)農(nóng)機(jī)株式會(huì)社等為代表的農(nóng)機(jī)公司將視覺導(dǎo)航、超聲波導(dǎo)航、接觸傳感導(dǎo)航等技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域以提高自動(dòng)化作業(yè)程度。第3階段為2006—2010年，相關(guān)技術(shù)處于發(fā)展調(diào)整期，申請量略有下降，并呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢，這主要是受制于各類導(dǎo)航傳感器技術(shù)發(fā)展的限制，間接影響了全球?qū)＠暾埧傮w趨勢。第4階段為2011年后，我國逐步開始在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究，并從2013年開始基于植保、收獲、插秧、割草及拖拉機(jī)對自動(dòng)化發(fā)展的迫切需求，我國在該技術(shù)領(lǐng)域下的專利申請量出現(xiàn)了快速增長，這直接影響了全球?qū)＠暾埖目傮w趨勢，使其發(fā)展階段由調(diào)整期進(jìn)入了第2快速發(fā)展期。僅2019年全球的申請量就達(dá)到了640項(xiàng)，相關(guān)專利申請中以衛(wèi)星定位為主要研究方向的技術(shù)分支始終是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，這主要得益于美國的GPS系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)及我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展，為以衛(wèi)星定位作為導(dǎo)航方式的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。同時(shí)，隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，視覺導(dǎo)航因其采集的環(huán)境信息更加完備，使得相關(guān)專利申請量也逐步提升，并在2019年達(dá)到了134項(xiàng)；此階段，多傳感器融合的自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，衛(wèi)星定位、視覺導(dǎo)航、超聲波導(dǎo)航等技術(shù)的融合也在2013年之后進(jìn)入快速發(fā)展階段。

專利申請量排名靠前的國家分布如表1所示，在4524項(xiàng)相關(guān)申請中，在中國申請的專利超過了42.6%，這也反映出我國作為人口大國和農(nóng)業(yè)大國在該領(lǐng)域的技術(shù)需求非常旺盛。其他申請量較多的國家有日本、美國、德國等技術(shù)較發(fā)達(dá)國家。對各國專利技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，我國由于不同地區(qū)的耕作制度差異較大、田間應(yīng)用環(huán)境不同，相關(guān)的專利申請主要集中在小型農(nóng)機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)；日本、美國、德國等則因農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展較早、農(nóng)場規(guī)模化作業(yè)成熟，相關(guān)專利申請多聚焦于大型聯(lián)合耕作機(jī)械。

在中國申請的1928項(xiàng)專利中，我國申請人提交的專利申請量1776項(xiàng)，國外申請人申請的專利量152項(xiàng)。我國申請人提交的專利申請占92.12%，具體分布情況如表2所示。其中，江蘇省的申請人占比最多，其次是陜西省、廣東省、山東省和北京市的申請人；并且專利申請主要來自江蘇大學(xué)、東南大學(xué)、寶時(shí)得、西北農(nóng)林科技大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)、濟(jì)南大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)及中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院等，不同地域申請量的差異也與上述高校在該領(lǐng)域的申請量密切相關(guān)，這也在一定程度上說明了我國的專利導(dǎo)航技術(shù)多數(shù)處于技術(shù)研發(fā)階段，成果轉(zhuǎn)化不高。日本在中國申請的專利114項(xiàng)，占比5.91%，這體現(xiàn)出日本較為重視中國市場的專利布局。

全球農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)專利申請中各技術(shù)分支的申請情況如表3所示。在一級分支中，大田環(huán)境方面的申請量3890件，占86%；果園環(huán)境方面的申請量634項(xiàng)，占14%。大田環(huán)境下，采用衛(wèi)星定位導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航相關(guān)的專利較多，申請量分別為1131和650項(xiàng)。這主要是由于大田環(huán)境中的行走路徑比較規(guī)律，信號不受樹林等的影響，適合衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用。在果園環(huán)境中，更多的是采用融合導(dǎo)航，申請量198項(xiàng)；其次是視覺導(dǎo)航，申請量110項(xiàng)。這主要是基于果園環(huán)境更加復(fù)雜，采用多傳感器融合導(dǎo)航方式進(jìn)行綜合分析，能夠?qū)崿F(xiàn)更準(zhǔn)確的路徑規(guī)劃[11]。

融合導(dǎo)航方式下大田專利申請有401項(xiàng)、果園有196項(xiàng)，涉及四級分支的申請量如表4所示。衛(wèi)星定位+視覺導(dǎo)航是申請量占比最大的融合導(dǎo)航方式，其中大田的環(huán)境中，僅衛(wèi)星定位+視覺的融合導(dǎo)航方式就有187項(xiàng)專利申請，涉及衛(wèi)星定位類的融合導(dǎo)航方式占比達(dá)75.1%，另外涉及視覺傳感類的融合導(dǎo)航方式占比達(dá)34.2%；而在果園環(huán)境中，衛(wèi)星定位+視覺的融合導(dǎo)航方式有75項(xiàng)專利申請，占比達(dá)38.3%，涉及衛(wèi)星定位類的融合導(dǎo)航方式占比達(dá)69.9%，另外涉及視覺傳感類的融合導(dǎo)航方式占比達(dá)39.8%。除此之外，機(jī)械類、電磁類融合導(dǎo)航技術(shù)相關(guān)專利占比較小，這與兩種導(dǎo)航方式所涉及的配套設(shè)備復(fù)雜、維護(hù)性和適配性較差、市場接受度差有關(guān)；而超聲波、紅外、激光在融合類導(dǎo)航技術(shù)中所占比例較大，主要基于此類導(dǎo)航成本較低，導(dǎo)航數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性較高。

在中國申請的1928件農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)專利中專利類型、法律狀態(tài)如圖3所示，專利復(fù)審、許可等信息如表5所示。由圖3可知，1928項(xiàng)中發(fā)明專利占68.0%，具有主導(dǎo)地位，并且發(fā)明專利授權(quán)中的有效量也保持著較高的占比；實(shí)用新型中失效專利222項(xiàng)，占比達(dá)36.2%，這與實(shí)用新型授權(quán)后的穩(wěn)定性和保護(hù)年限相較于發(fā)明專利不具優(yōu)勢有關(guān)。由表5可知，目前專利的后期運(yùn)用以轉(zhuǎn)讓為主，許可和質(zhì)押形式占比較少，并且總體占比較低，說明相關(guān)技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和市場運(yùn)用還有待提高。

由圖4可知，我國專利申請人專利申請主要集中在大專院校和企業(yè)，兩者的申請量分別為856和824項(xiàng)，其次是個(gè)人和科研單位的申請，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的專利申請量較少，僅有26項(xiàng)，如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所和蘇州中農(nóng)數(shù)智科技有限公司共同申請了一種基于激光雷達(dá)和視覺的果園路徑識別方法和機(jī)器人（CN113778087A），重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院和重慶合心智能科技有限公司共同申請了一種用于蔬菜立體栽培定植的AGV智能工作方法（CN110308706A）。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的現(xiàn)狀在一定程度上表明，在該領(lǐng)域國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和大專院校的研發(fā)成果轉(zhuǎn)化相對較慢，為此需要大力推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研的深度融合，以利于先進(jìn)技術(shù)快速、高效的轉(zhuǎn)化。

2.2 申請人和發(fā)明人分析

農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)專利申請二級分支下主要申請人分布如表6所示。

由表6可知，久保田和洋馬公司是農(nóng)機(jī)導(dǎo)航領(lǐng)域的重要申請人，其專利基本覆蓋了各級分支，并且在每個(gè)分支中的申請量排名均較為靠前。其中，在衛(wèi)星類導(dǎo)航分支中久保田和洋馬公司分別有52和125項(xiàng)專利，分別占該分支的7.9%和19%；久保田在聯(lián)合收割機(jī)、播種機(jī)、插秧機(jī)等農(nóng)機(jī)裝備領(lǐng)域均有重要的影響，洋馬公司在農(nóng)用設(shè)備領(lǐng)域也有較多的專利布局；井關(guān)農(nóng)機(jī)也在多個(gè)二級分支申請量中位居前列，可見日本的導(dǎo)航技術(shù)和專利布局是該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)時(shí)需重點(diǎn)考慮的因素，也是在專利檢索中需重點(diǎn)關(guān)注的。除此之外，約翰迪爾在該領(lǐng)域的多個(gè)二級分支中也有舉足輕重的地位；我國的申請人則是以西北農(nóng)林科技大學(xué)、江蘇大學(xué)為代表的高等院校；結(jié)合進(jìn)一步檢索可知，西北農(nóng)林科技大學(xué)在融合導(dǎo)航、激光導(dǎo)航及GPS導(dǎo)航方面均具有一定的研發(fā)基礎(chǔ)，并且重點(diǎn)研究方向在于果園融合導(dǎo)航，而江蘇大學(xué)側(cè)重于融合導(dǎo)航和激光導(dǎo)航。

由圖5可知，在較為主流的衛(wèi)星定位+視覺融合導(dǎo)航方式中，我國的相關(guān)專利在申請量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，主要集中在以西北農(nóng)林科技大學(xué)和中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）為代表的高等院校；作為我國該領(lǐng)域的重要申請人，西北農(nóng)林科技大學(xué)還在視覺+超聲波、衛(wèi)星定位+激光、衛(wèi)星定位+超聲波、衛(wèi)星定位+視覺+超聲波、衛(wèi)星定位+視覺+激光及視覺+激光等多個(gè)技術(shù)分支進(jìn)行了相關(guān)專利申請，導(dǎo)航方式涵蓋較為全面。除此之外，也有市場創(chuàng)新主體如上海華測導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司在導(dǎo)航方法上進(jìn)行了相關(guān)的專利布局，其研究的衛(wèi)星+視覺的融合導(dǎo)航測量使得農(nóng)機(jī)具備更好的機(jī)動(dòng)靈活性和精準(zhǔn)度，以及可對農(nóng)機(jī)姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

部件導(dǎo)航涉及的三級分支主要申請人分布如圖6所示，三級分支中的導(dǎo)航方法主要涉及的是導(dǎo)航路徑規(guī)劃、控制及調(diào)節(jié)等相關(guān)技術(shù)。日本的久保田、洋馬公司依然是相關(guān)技術(shù)專利布局的領(lǐng)頭羊；我國的相關(guān)專利申請依舊主要集中于西北農(nóng)林科技大學(xué)、江蘇大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等高校、科研機(jī)構(gòu)，企業(yè)主體申請量偏少。

相關(guān)市場主體可通過與對應(yīng)高校、科研院所進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、技術(shù)引進(jìn)，以及人才招聘等多種方式，快速構(gòu)建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，提高研發(fā)實(shí)力或進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的市場推廣。

我國相關(guān)技術(shù)分支的發(fā)明人和專利申請量如表7所示。西北農(nóng)林科技大學(xué)楊福增教授，主要研究方向涉及融合、衛(wèi)星定位和視覺導(dǎo)航3個(gè)方面；進(jìn)一步檢索可發(fā)現(xiàn)，其重點(diǎn)研究方向涉及丘陵山地?zé)o人機(jī)械、智能農(nóng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)、多體機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及基于無人機(jī)械的信息或控制技術(shù)等，并且針對郁閉型果園空間狹小的限制，研發(fā)了微型果園無人機(jī)械。西北農(nóng)林科技大學(xué)陳軍教授，主要研究方向涉及融合、衛(wèi)星定位和激光導(dǎo)航3個(gè)方面；進(jìn)一步檢索可發(fā)現(xiàn)，其長期致力于智能化農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)研發(fā)，在果園機(jī)械的自動(dòng)導(dǎo)航方面具有深厚的研究基礎(chǔ)。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)劉平教授，專業(yè)方向是農(nóng)業(yè)裝備智能控制技術(shù)和導(dǎo)航控制技術(shù)，其相關(guān)研究主要涉及融合導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航。除此之外，河北工業(yè)大學(xué)張鵬團(tuán)隊(duì)等均在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域具有深入的研究。

2.3 國外在中國申請的專利分析

由圖7可知，相關(guān)專利申請量整體上呈逐年上升趨勢，在2018年達(dá)到頂峰，2019—2021年雖有所下降，但中國市場依然是國外公司專利布局的熱點(diǎn)；2010年國外/國內(nèi)申請量比例達(dá)到57.1%，這一方面與當(dāng)年的申請量基數(shù)較低有關(guān)，另一方面也反映了當(dāng)時(shí)我國部分創(chuàng)新主體在該領(lǐng)域的專利布局量較少。近年來，國外在中國申請的專利在整體上也呈上升趨勢，2017—2020年達(dá)到了一個(gè)高峰；但國外/國內(nèi)申請量比例有所降低，這主要是由于同一時(shí)期國內(nèi)申請量增長較快所致。

農(nóng)機(jī)導(dǎo)航領(lǐng)域國外在中國申請的專利狀態(tài)如圖8所示，其中，日本在中國的專利布局?jǐn)?shù)量明顯高于其他國家，這一方面得益于日本的農(nóng)田作業(yè)環(huán)境與中國目前的農(nóng)田環(huán)境較為類似，其農(nóng)業(yè)機(jī)械靈活且適應(yīng)性強(qiáng)，相較于美國和德國的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械而言，更符合中國市場用戶要求；另一方面，日本基于其智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展相對較早、技術(shù)較為成熟，使得日本相關(guān)農(nóng)機(jī)企業(yè)更注重在全球，尤其是在中國的專利布局。

國外在中國申請的26件有效專利主要涉及大田衛(wèi)星定位導(dǎo)航、果園視覺導(dǎo)航及相關(guān)的三級分支導(dǎo)航方法類。因此，我國企業(yè)在相應(yīng)領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、專利布局時(shí)要注意規(guī)避；對于處于審中狀態(tài)的申請，最終的法律狀態(tài)雖不確定，但是這些申請往往也是后期容易引起知識產(chǎn)權(quán)糾紛的主要方面，產(chǎn)業(yè)主體在專利布局時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)注狀態(tài)變化。

農(nóng)機(jī)導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)＠?個(gè)主要申請國及其目標(biāo)國關(guān)系如圖9所示，中國、日本和德國3個(gè)國家所申請的專利主要還是布局于本國；韓國則更多的是布局在其國外市場，其在德國的專利布局量明顯超過了本國的專利布局量。值得注意的是，日本和中國互為除本國外的最大專利目標(biāo)國。

2.4 技術(shù)功效矩陣分析

由圖10可知，導(dǎo)航的可靠性和精度是農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展所關(guān)注的重要指標(biāo)，相關(guān)的申請量所占份額較大；提高自動(dòng)化、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高作業(yè)效率也是現(xiàn)有導(dǎo)航作業(yè)中重要的技術(shù)研發(fā)方向；而提高導(dǎo)航安全性、降低成本、提高路徑覆蓋率和提高可維護(hù)性相關(guān)的研究均較少，相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)可從該角度分析技術(shù)研發(fā)的可行性，以尋求技術(shù)突破，打破專利壁壘。

三級分支涉及的技術(shù)功效矩陣如圖11所示。在主流的衛(wèi)星定位、視覺和融合導(dǎo)航方式中，其重點(diǎn)發(fā)展方向依然在于提高導(dǎo)航可靠性和導(dǎo)航精度，專利較多，技術(shù)較成熟；同時(shí)提高自動(dòng)化、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高作業(yè)效率也具有不少的申請量。另外由于衛(wèi)星定位、視覺和融合導(dǎo)航方式的核心技術(shù)相對成熟，相配套的安全性、設(shè)備復(fù)雜性、經(jīng)濟(jì)成本控制也在技術(shù)發(fā)展中被重點(diǎn)考慮。對于接觸傳感、激光、機(jī)械導(dǎo)航、紅外、電磁和超聲波的導(dǎo)航方式，其整體的專利申請量相對較少，在提高導(dǎo)航可靠性和提高導(dǎo)航精度方面的研發(fā)布局體量也較小，在設(shè)備維護(hù)性或者設(shè)備復(fù)雜性等方面的研究則更少甚至是空白，相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)可考慮這些技術(shù)空白點(diǎn)在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用上是否可行，并在該方向?qū)で蠹夹g(shù)突破，打破專利壁壘。

融合導(dǎo)航方式下主要技術(shù)分支的技術(shù)功效矩陣如圖12所示。衛(wèi)星定位+視覺的融合導(dǎo)航方式技術(shù)發(fā)展相對成熟，無論是在提高導(dǎo)航可靠性和導(dǎo)航精度方面，還是在提高自動(dòng)化、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高作業(yè)效率方面，均有相當(dāng)體量的專利申請；同時(shí)在設(shè)備安全性、降低設(shè)備復(fù)雜性和降低成本方面也有不少技術(shù)專利布局，其技術(shù)發(fā)展成熟度和完整度都明顯高于其他融合導(dǎo)航方式。而衛(wèi)星定位+視覺+激光、衛(wèi)星定位+視覺+超聲波、衛(wèi)星定位+紅外和衛(wèi)星定位+超聲波的融合導(dǎo)航方式在總體申請量上比較少；關(guān)于相應(yīng)的降低成本、降低設(shè)備復(fù)雜性、提高可維護(hù)性方面的研究則更少甚至是空白，相關(guān)的創(chuàng)新主體一方面要考慮此類相關(guān)技術(shù)在實(shí)際技術(shù)中應(yīng)用的可行性，另一方面可以考慮從這些方面出發(fā)從而能夠更容易打破專利封鎖，形成有效的專利布局。

3 結(jié)束語

（1）農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)專利技術(shù)主要集中在中國、日本、美國、德國和韓國。其中，日本的申請量僅次于中國，其重要申請人久保田和洋馬公司不僅注重本國的專利布局，在中國等其他國家也有較多的專利申請。美國的主要申請人則是以約翰迪爾為代表的農(nóng)機(jī)企業(yè)。中國的主要申請人集中在以西北農(nóng)林科技大學(xué)、江蘇大學(xué)為代表的高等院校，其有著較為全面且前沿的導(dǎo)航技術(shù)專利；但是相關(guān)的產(chǎn)學(xué)研專利數(shù)量較少，專利后期的轉(zhuǎn)讓、許可和質(zhì)押等運(yùn)用也占比較少，在專利技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化方面還存在不足。如何加強(qiáng)科研院所、高校與企業(yè)的深度合作，助力專利技術(shù)的市場應(yīng)用是做好知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)的重點(diǎn)方向。

（2）我國的申請人在國外的專利布局較少，不利于國內(nèi)企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品走向國際市場；而日本在我國擁有較多的專利申請。國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)方面需要關(guān)注相關(guān)的專利布局情況。

（3）農(nóng)業(yè)導(dǎo)航作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，提高導(dǎo)航可靠性和導(dǎo)航精度是目前導(dǎo)航專利技術(shù)的重點(diǎn)布局方向，尤其是衛(wèi)星定位、視覺和衛(wèi)星定位+視覺的融合導(dǎo)航方式是研發(fā)熱點(diǎn)；而接觸傳感、激光、機(jī)械導(dǎo)航、紅外、電磁和超聲波相關(guān)導(dǎo)航方式的專利申請量相對較少，技術(shù)研發(fā)方面依然具有一定的空間；提高導(dǎo)航安全性、降低成本、提高路徑覆蓋率和提高可維護(hù)性相關(guān)的研究均較少，相關(guān)的創(chuàng)新主體可考慮從這些方面出發(fā)探索技術(shù)研究的可行性。