数字家庭领域中国发明专利分析

赵 洋，黄 菲，姜 娜，郝庭基，杨 栋

（国家知识产权局专利局 专利审查协作北京中心，北京 100190）

数字家庭融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体，实现娱乐、通信、家电、安保、水电气热等设备的互联和管理，与外部网络相通，支持用户方便快捷、随时随地实现控制与信息分享[1]。数字家庭也称为智能家居（Smart-Home），美国首先出现了真正意义上的智能型建筑，揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。在我国香港和台湾地区，数字家庭又被称为数码家庭、数码家居。数字家庭还被称为家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home、E-home）等。

数字家庭产业是工业和信息化部“十二五”期间重点发展的产业，随着我国中央网络安全和信息化小组的成立，建设网络强国提升至国家战略层面，宽带网络基础设施建设已全面启动，智能电视等适应数字家庭需求的各类数字化智能终端产品不断出现，这些都将极大促进数字家庭技术的发展和应用。

数字家庭技术在国内的发明专利申请量呈现了较快增长，本文通过对数字家庭领域的发明专利申请进行检索和统计分析，得出该领域发明专利申请分布情况和发展趋势，供相关领域的企业参考。

1 研究方法和数据说明

本文以CNABS专利摘要检索数据库公开的文献为基础，采用国际专利分类IPC对数字家庭领域的中国发明专利申请结构统计分析。采用CNABS数据库是基于其分类号和关键词经过数据加工，不易遗漏文献。由于数字家庭领域涉及技术较多，比如网关、机顶盒、协议栈等，在IPC中的分类号不唯一，故在检索过程中以分类号与关键词相结合进行，具体涉及的IPC分类号有 H04L12/28、H04L29/06、H04L12/66、H04L29/08、H04L12/24、H04N7/173和H04N7/26等；具体采用的中文关键词有数字家庭、智能家居、电子家庭、网关、机顶盒、网络、协议栈、信息管理、控制、分享、交换、备份、共享等，英文关键词有digital home、digital family、smart home、electronic home、home automation、set-top box、graphical user interface、digital TV、gateway、network 和shar+等。

2 发明专利申请总体分析

在CNABS检索得到的1 094篇文献中（检索统计日为2014年3月8日，不含外观设计专利），发明专利（含申请公开）为622篇，多于实用新型专利的472篇，其中实用新型专利占全部文献的43.14%，占已授权发明专利和实用新型专利的78.15%，已授权的发明专利为132篇，占全部文献的12.06%，占发明专利（含申请公开）文献的21.22%。可见在已授权专利中，绝大多数是技术含量较低、保护期限较短的实用新型专利，技术含量较高、保护期限较长的发明专利无论数量还是比例都处于较低水平。当然不排除2012—2013年的申请仍有部分处于未决法律状态中，使得统计存在一定的误差。另外检索发现将关键词限定在基本索引中会引入不少与数字家庭领域无关或不密切的文献，为了尽可能减少此类噪声影响，检索中关键词更多限定在标题索引中。

从图1绘制的2002—2013年专利申请量变化趋势图可知，在中国的发明专利申请中，在2002—2009年数字家庭方面申请量较低，从2010年开始申请量有了较大的提升，数量稳定在100～120件之间，其中2013年的数据由于部分数据未公开存在遗漏。

图1 2002—2013年专利申

从图2可知，目前我国数字家庭发明专利申请的申请人主要集中在高校和企业中，高校主要有中山大学、华南理工大学和中山大学深圳研究院，企业主要有海尔、TCL、华为、中兴等高新技术企业；在对申请人进行统计分析发现，中山大学对数字家庭研究较深，其申请量遥遥领先于其他申请人，在数字家庭领域的发明专利申请数量达到了148件。

图2 主要申请人申请量分布

图3是数字家庭领域中国发明专利申请量前十强的申请人，中山大学占据了58%的份额；青岛海尔、TCL、华南理工大学、中山大学深圳研究院分别为15件左右的申请量，占比在5%～7%；华为、中兴、广东中大讯通、国家电网公司和中山爱科数字家庭分别为10件左右的申请量，占比在3%～4%。

中山大学之所以在数字家庭领域的发明专利申请量中占据一枝独秀的地位，究其原因，与其长期以来对数字家庭的投入和付出密不可分，也与国家各部门的支持息息相关。早在2009年经工业和信息化部批准，由中山大学和广州市番禺区联合创建了国家数字家庭应用示范产业基地；2011年由TCL集团、中山大学联合组建的国家数字家庭工程技术研究中心启动；2012年国家知识产权局专文批复同意中山大学及广州市番禺区建立国家专利产业化（广州数字家庭）试点基地；此外中山大学还设有数字家庭教育部重点实验室。到目前为止，中山大学已获得授权的发明专利为23件，集中在网络协议、遥控系统、机顶盒、远程监控和安防管理等方向。

图3 主要申请人所占比例分

3 主要技术发明专利申请分析

笔者综合技术优势、专利申请、市场需求等多种因素，选取家庭网关[2]、机顶盒[3]和安全防护[4]三个主要技术，对其发明专利申请状况进行分析。

3.1 家庭网关

家庭网关（Residential Gateway，RG），即实现数字家庭网络系统的“家庭网络中央控制器”。家庭网关占据了数字家庭的关键位置，是连接公网和家庭私网的关键部件，不但承担家庭内部对公网的访问和交互，还许可用户从公网上对家庭网络的访问和控制，以及家庭内部设备的互联等操作。

国内对数字家庭网关的关注比较高，检索截至日之前公开的数字家庭网关发明专利申请共有44件，但仅有6件获得了发明专利权，其余案件或者被驳回或者处于未决的法律状态。值得注意的是，除了高校和企业关注家庭网关之外，还有不少个人也非常关注，并积极申请了发明专利，这充分说明了网关在数字家庭领域的重要性。具体数据如表1所示。

表1 主要申请人的申请量分布

典型的数字家庭网关授权发明专利有：CN100561990C公开的数字家庭网关装置及方法，采用FTTH接口模块连接外部公共网络，判断外部公共网络与家庭内部网络之间传输的数据包，对家庭内部网络和外部公共网络之间的特殊数据包转发，避免数据阻塞；CN100586179C公开的智能家居网关呈现视频控制方法及其系统，通过数据采集端采集PAL/NTSC制式的视频模拟信号并转换为数字信号，经H.264编码器编码成H.264格式的视频数据，通过网络传输到视频解码器，提高视频数据压缩率和传输速度。

3.2 机顶盒

机顶盒（Set-Top Box，STB），又称数字视频变换盒，是连接电视机与外部信号源的设备，用于转换压缩的数字信号；除了转换为电视内容外，还可以连接网络，使用户通过电视机欣赏网络节目。

在公开的20件发明专利申请中，截至检索统计日，仅有4件获得了发明专利权，其余案件或者被驳回或者处于未决的法律状态。在4件发明专利中，有3件为中山大学取得，另外1件发明专利为个人申请获得。主要申请人分布如图4所示。

典型的数字家庭机顶盒授权发明专利有：CN101282309B公开的基于双向机顶盒的数字家庭短信发送系统，使用其包括的短信发送频道客户端的双向机顶盒解析场景描述文件（SDF），在数字电视上提供客户端界面；频道后台服务器通过分布式计算技术远程调用短信发送服务器的短信发送方法；短信发送服务器的短信发送模块将用户输入的手机号码和短信内容转换成PDU格式，通过JAVA串口向短信发送机发送短信发送指令，将数字家庭产业和短信业务结合；CN101847331B公开的基于双向机顶盒的数字家庭教育系统，使用其包括的频道后台服务器解析双向机顶盒送来的用户请求数据，调用相应模块处理互动教育请求、教育频道请求，由教育提供服务端的相应服务器提供互动教育服务及频道查询、点播、定制服务，使用户通过数字电视获取教育相关业务。

图4 主要申请人申请量分布

3.3 安全防护

由于数字家庭将计算机、家电设备、通信和多媒体等多领域内容相融合，虽然在通信交互和数据共享上方便了用户，但也有利于木马病毒的传播，以及信息的盗取，不利于版权的保护。因此数字家庭的安全防护十分重要，首先要确保只有合法用户才可以访问家庭网络，其次确保访问对象所在的平台可信任。

检索统计日之前公开的数字家庭安全防护方向的发明专利申请有20件，仅有2件获得发明专利权，其余案件或者被驳回或者处于未决的法律状态；2件发明专利中，1件为华为技术有限公司申请，另1件为中山大学申请。主要申请人分布如图5所示。

图5 主要申请人申请量分布

典型的数字家庭安全防护的授权发明专利有：CN100442738C公开的数字家庭网络中的权限管理方法及家庭网络系统，通过设置内容权限控制表、家庭网络内容访问控制列表、设备内容访问控制列表，控制内容在家庭域内的权限、域外输出权限以及用户访问权限，满足家庭网络不同权限的需求；CN100469030C公开的用于数字家庭网络的信息资源权限管理方法中，家庭网络端具有家庭外部用户的信息验证模块、具有用户使用权限数据的家庭网络数据库、加密模块、发送模块、权限声明核对模块，加密模块与权限管理方法综合非对称式加密算法和对称式加密算法设计，防范非家庭用户非法获取数字家庭网络内信息、对各种信息的非法篡改，以及其他非法操作。

4 技术发展趋势及给国内企业的建议

4.1 技术发展趋势

根据数字家庭领域新近的研究热点，在专利库中进行了相应的检索，以期获知新技术的专利申请状况。

1）基于图像或动作捕获控制的数字家庭技术

除了常用的语音输入、键盘输入、触摸输入等手段实现控制功能外，基于图像或动作的输入也逐渐成为实现控制的新的输入手段；笔者使用关键词图像（image）、动作（action）、眼神（eyesight/express+in eyes）、手势（gesture）、表情（expression/facial）、捕获（capture）结合数字家庭的表达在CNABS库中检索，结果为0篇；可见在基于图像或动作捕获控制的数字家庭技术是近年来一个新的研究方向，因而还没有相关的专利申请。

2）移动互联网、云计算与数字家庭的具体结合

虽然已经有了移动互联网、云计算与数字家庭结合的文献，但解决具体结合的技术问题的文献，尤其是专利文献比较稀少。

笔者使用关键词手机APP（mobile app）、移动互联网（mobile internet）、智能手机（smart phone）等关键词结合数字家庭的表达在CNABS中检索，得到4篇发明文献和1篇实用新型文献；使用云计算（cloud computing）、网格计算（grid computing）、云服务（cloud service）、云技术（cloud technology）、移动办公（mobile office）等关键词结合数字家庭的表达在CNABS中检索，得到9篇发明文献和5篇实用新型文献；查阅上述文献，仅仅提及移动互联网、云计算可应用于数字家庭上，并未深入研究具体结合的技术问题及解决方法。

4.2 针对国内高校及企业的建议

1）抢占专利高地

数字家庭技术仍处于发展阶段，及时追踪技术发展、掌握国内外专利状况、开拓创新思路，对于有价值的研究方向，采取合理的专利策略布局，及时抢占专利高地，在相关领域的专利池中占据自己的一席之地，在日后可能出现的专利战中处于有利地位。由于专利保护受地域限制，对于有价值的基础性专利，不仅要抢占国内专利的高地，同时还要抢占欧美等国家或地区的专利高地，在国际舞台上形成核心竞争力，赢得话语权。

2）加强产学研的合作

通过上述分析，以中山大学为代表的高校在该领域开展了很多研究，而企业与高校联合研究、企业单独研究申请的专利数目较少。高校关注新兴技术，企业注重市场应用，若企业与高校联合，开发出受市场欢迎的核心技术，可以弥补自身不足，实现优势互补。

5 结语

近几年来，数字家庭发展迅速，众多互联网企业也逐步进入该领域，市场竞争将会越来越激烈。国内企业要从长远利益出发，重视基础研究，开展与高校的联合开发，注重知识产权保护，合理运用专利工具，占据有利地位。

[1] 赖敏，高薇，储妮晟.数字家庭发展现状分析[J].通信技术，2013，46（2）：58-61.

[2] 孙卓，高毅，李新国，等.基于智能电视机顶盒的下一代数字家庭网关设计[J].有线电视技术，2013（6）：102-104.

[3] 格兰研究.智能机顶盒助力数字家庭[J].电视技术，2013，37（12）：6-7.

[4] 张淑娟.基于数字家庭网关的身份认证平台的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2012.