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全球LED可见光通信室内定位技术专利分析
作者:刘振宇 发表时间:2017年12月18日

  为客观展现LED可见光通信室内定位技术及其重点技术的专利保护现状,为LED可见光通信室内定位技术领域的科研创新和相关产业发展提供支撑,本文以ORBIT专利数据库作为数据信息来源,综合利用ORBIT分析平台及Excel等分析工具,对LED可见光通信室内定位专利发展趋势、研发热点、竞争市场、热点技术、前沿技术,以及重要创新资源等进行分析,从多个角度揭示LED可见光通信室内定位技术发展态势。

  全球专利状态分析

  快速发展

  从LED可见光通信室内定位技术专利公开趋势图(图1)可以看出,全球LED可见光通信室内定位技术大约出现在上世纪九十年代,2004年前基本处于萌芽状态,从2004年开始,随着相关技术的发展,LED可见光通信室内定位专利数量呈现稳步增长趋势;2012年至今,随着部分关键技术的突破,LED可见光通信室内定位专利量呈现近似直线的快速上升趋势,2012年的专利量为203项,2016年则高达795项(由于专利公开时限要求,2016年之后的数据仅供参考,下同)。

 

 

  美国和中国研发活动最活跃

  各国家/地区/组织在LED可见光通信室内定位领域的技术实力和研发活跃程度(图2)表明,全球主要的研发集中在美国、中国、世界知识产权组织、日本、韩国、欧洲专利局、德国以及中国台湾地区等,从国家/地区看,美国是研发活动最活跃国家,共研发832项相关技术;中国是第二大研发地,拥有600项相关技术;之后为日本(207项)和韩国(132项)。

 

 

 

  美国和中国是主要竞争市场

  LED可见光通信室内定位技术市场竞争布局(图3)表明,美国和中国是LED可见光通信室内定位技术市场竞争最激烈的地区,分别占据35%和30%的份额,其次为日本和韩国,份额分别为12%、7%,而在加拿大、印度、德国以及中国台湾地区竞争力相对较弱,仅分别占有3%的份额。

 

 

 

  申请人分析

  (1)顶级技术参与者

  LED可见光通信室内定位技术的前30名顶级参与者情况见图4。飞利浦以89项技术独占鳌头,高通、松下、三星电子、英特尔、理光等势均力敌,专利技术在30~40项之间,其他机构专利技术则低于25项。在前30名参与者中,企业23家,且前8名均为企业,即企业主导了LED可见光通信室内定位专利技术,表明全球范围内该技术已经进入发展期。

 

 

  排名前30名中参与者中,涉及中国机构有清华大学、北京工业大学、北京邮电大学、中国人民解放军信息工程大学、华南理工大学、中国地质大学等高校和北京半导体照明科技促进中心等,表明中国的LED可见光通信室内定位专利技术主要处于实验研发阶段。

  (2)顶尖参与者研发趋势

  从技术研发投入发展时间序列看(图5),松下最早(1996年)开始相关技术研发,但之后未再有发展,直至2009年之后才又再次进入该技术,并基本呈现稳定发展态势。三星、飞利浦等从2004年至今一直持续研发,三星在该技术方面发展平缓,而飞利浦则逐渐加强研发,技术不断突破,专利量逐渐增加。清华大学、诺基亚则从2006年开始进入,理光2009年开始涉及LED可见光通信室内定位技术,之后还有verizon、ABLIPHOLDING、高通等相继展开竞争;新生力量有here、elwha以及sk电讯,都是2011年之后加入竞争队伍的,其中sk电讯于2014年开始研发LED可见光通信室内定位技术,目前已拥有相关技术21项。

 

 

 

  (图6)是LED可见光通信室内定位技术前15名顶尖参与者加速度系数图,该加速度系数是过去五年每个申请人每年的专利数量的平均值。从发展增速看,飞利浦高度重视LED可见光通信室内定位的专利技术,其技术增长量高达8900%;而松下、高通、三星电子、理光、因特尔也非常关注LED可见光通信室内定位技术,其增速分别超过3400%。理光虽然在2012年申请了22项专利技术,但之后逐渐淡出该技术领域。

  (3)重要研发机构排名

  专利被引次数越多,表明专利的质量及重要度相对越高。从申请人专利被引次数(图7)可以看出,LED可见光通信室内定位技术的重要技术拥有者有ABLIPHOLDING、三星电子、飞利浦、NEC、东芝、清华大学、高通等,被引专利超过20项。专利被引次数前30名申请者中,中国被引排名靠前的分别为清华大学、常州市武进区半导体照明应用技术研究所、北京工业大学、深圳先进技术研究院、北京邮电大学以及武汉邮电科学研究院、北京半导体照明科技促进中心、中国矿业大学、上海交通大学等。

 

 

 

  LED可见光通信室内定位技术分析

  (1)主要IPC技术分析

  从IPC技术(图8)可以看出,LED可见光通信室内定位专利超过90项的技术。其中竞争的焦点技术集中在光传输系统(H04B-010/116),共220项技术;竞争的热点技术主要为光波(G01S-005/16)、终端位置服务(H04W-004/02)、定位管理(H04W-064/00)、导航(G01C-021/00),专利技术数量均超过150项;光波控制(H05B-037/02)、导航计算设备(G01C-021/20)、专用应用场景(H04W-004/04)、应用光波无线传输(G01S-005/02)、光通信设施(H04W-004/00)等技术领域也均分别超90项的技术竞争,前10项主要IPC技术发展趋势见(图9)。

 

 

 

 

 

  (2)热点技术及前沿技术

  (图10)可以看出,涉及LED可见光通信室内定位专利技术中,除了可见光通信及其相关的基本支撑技术外,LED光的发射、识别技术以及基于终端的定位技术、车辆定位技术竞争较为激烈,是目前该领域的热点技术;光网技术、多模式融合定位等技术已有一定的布局,属于该领域的前沿技术。

  (3)技术应用分析

  LED可见光通信室内定位技术采用的技术有相机技术、图像捕获技术、计算技术、移动终端(如电话、电脑等)等;主要应用于室内环境、室内导航、地图信息、场景等;辅助定位技术主要有蓝牙技术、无线技术、RFID、卫星导航技术、声音识别技术等(图11)。

 

 

 

 

  (4)关键技术分析

  被引数量前10位的专利如(图12)所示,其中US8248467被引次数最多(61次),US20090171571、WO200586375分别被引33次和31次。

  公开号为US8248467专利是BYTELIGHT公司于2012年3月16日申请的基于数字脉冲识别的光定位系统,仅在美国进行了布局,之后转让给了ABLIPHOLDING。

  该技术家族共34个专利,涉及的技术领域包括视听技术、基本通信程序、计算机技术、控制、数字通信、电气机械、装置、能量以及测量、电信等。

  US20090171571是三星电子在2007年12月3日开发出的基于可见光通信的导航系统与方法,被引33次,但仅在美国、韩国进行了专利申请。该专利技术主要是提供一种利用VLC系统构建导航方法,发射机控制灯模块,以产生不同波长的组合可见光信号,作为导航功能的信息,移动终端接收来自照亮移动终端所在区域的多个灯模块的可见光信号,通过从多个灯模块接收的可见光信号获取移动终端的当前位置的位置信息。

  WO200586375是NEC在2005年3月3日申请的定位系统、定位方法及其程序技术,在美国、中国、韩国、日本、欧洲专利局、世界知识产权组织等进行了布局,被引31次。

  发明人分析

  从发明人的专利被引次数(图13)可以看出,LED可见光通信室内定位技术的重要发明人有ABL IP HOLDING公司的RYAN DANIEL(80次)、GANICK AARON(77次),三星电子的WON EUN-TAE(50次)、SON JAE-SEUNG(47次)、ANN JONG-HOON(42次)、BAETAE-HAN(37次)、PARK SEUNG-HOON(36次),NEC的石井健一(SHIIKENICHI,31次)、松田淳一(MATSUDA JUNICHI,31次)等,其中中国发明人有张洪明、邵晓风、徐正元、郭成、胡洪、郎凯、娄鹏华等人。

  展望

  可见光通信技术现阶段处于起步的阶段,可见光通信技术应用专利和产品并没有进入爆发性增长期。室内定位将人与物、物与物联系在一起,未来的智能制造、智慧城市、智慧建筑等,都将依赖高精度的室内定位能力,室内定位市场将渐成刚需,而鉴于LED可见光通信室内定位技术的优势及特点,其市场前景广阔。

  作者单位:青岛市科学技术信息研究院

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