AUG 关键技术自有领域与扩展领域专利技术对比分析

王静，林明昆

(国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 300304)

0 引 言

自主式水下滑翔机（Autonomous Underwater Glider，AUG）是一种新型的海洋环境水下观测平台，在航行时通过浮力调节系统控制其不断进行浮力变化和重心调节来实现螺旋状前进，不需要额外的动力驱动装置[1]，且自身体积较小，难以被探测，因此AUG 隐蔽性强，可用于水下目标预警与探测，有效提高海洋环境的空间和时间测量密度。AUG 搭载水声通信、无线通信和卫星通信等设备，可作为通信网络节点实施中继通信，多台AUG 组网后形成编队能够同时获取海洋中不同位置的信息，可充分发挥优越的高时空分辨率观测能力、提高适应范围[2]，在海洋环境立体观测网中发挥不可替代的作用，是当前海洋水体自主观测的新型装备，多用于军事海洋监测，在海洋科学研究和海洋调查以及海洋安全需求方面同样具有巨大的市场潜力[3-5]。

由于自主式水下滑翔机的军事应用和各国之间的技术封锁，导致目前公开的专利数量十分有限，尤其是AUG 导航技术、水声通信和组网技术，这3 个分支的技术发展直接制约了我国AUG 技术的应用范围和使用效果，但依据其技术领域、功能效果和关键技术，可以将其研究范围扩展至通用的水下航行器中，通过对广义的水下航行器领域（以下称为扩展领域）公开的导航技术、水声通信和组网技术的专利技术研究来辅助解决AUG 目前存的技术难点，以便于克服目前的技术壁垒。本文将AUG 自有领域与扩展领域中导航技术、水声通信技术以及组网技术的专利申请进行多角度对比分析，以探索其技术共性和可转化的可行性。

本文通过CNABS、VEN 等专利摘要数据库以及CNTXT、USTXT 和EPTXT 等专利全文数据库，经过检索、去噪、去重、清理、验证、标引等数据处理过程，得到数据分析样本全球专利申请AUG 自有领域71 项、扩展领域1 581 项，检索文献的公开日或公告日均截止于2018 年12 月31 日。

1 全球专利申请趋势对比

1）导航技术

AUG 自有导航技术的专利申请在扩展领域的快速发展期才开始起步，专利申请量趋于稳步增长，并未受到扩展领域2016 年后专利数量回落的影响。如图1所示，AUG 导航技术首项专利申请起于2011 年，较扩展领域晚20 年，而此时扩展领域的导航技术正处于快速发展的节点；导航技术在扩展领域的快速发展也带动了AUG 自有专利数量的增长，2016 年之后扩展领域专利申请量有所回落，而自有领域的申请量持续增长，受扩展领域影响不大。

图 1 AUG 导航技术自有与扩展领域全球专利申请趋势对比Fig. 1The comparison of global patent application trends in navigation technology

2）水声通信技术

水声通信技术在扩展领域的研究起点为3 个分支中最早，自有领域在扩展领域的快速发展期才开始起步，专利申请量增长幅度相对扩展领域差距较大。如图2 所示，AUG 水声通信技术首项专利申请起于2006年，与扩展领域的起点相距最远，达50 余年，而此时扩展领域的水声通信技术处于波浪式快速发展的起点；扩展领域的发展速度远超自有，专利数量也大大高于自有，由此可知，AUG 水声通信技术还具有广阔的发展空间，扩展领域水声通信技术为AUG 水声通信技术提供了坚强的技术支撑。

3）组网技术

AUG 组网技术自有专利申请同样是在扩展领域的快速发展期开始起步，自有专利申请量变化不大，而扩展领域申请量迅速增长。如图3 所示，AUG 组网技术在2013 年才出现首项专利申请，较扩展领域晚10余年，此时扩展领域的组网技术已经有充足的技术储备；自有整体申请量变化不大，各研究机构对于组网技术在AUG 中应用的专利技术成果较少。

图 2 AUG 水声通信技术自有与扩展领域全球专利申请趋势对比Fig. 2The comparison of global patent application trends in underwater acoustic communication technology

图 3 AUG 组网技术自有与扩展领域全球专利申请趋势对比Fig. 3The comparison of global patent application trends in networking technology

2 主要申请人对比

1）导航技术

东南大学最注重导航技术在AUG 中的应用，哈尔滨工程大学、中国科学院沈阳自动化研究所对导航技术在AUG 中的应用重视程度不足。如图4 所示，在AUG自有和扩展领域均有专利申请的申请人共计11 位，其中东南大学在这2 个领域共有专利申请的数量最多，其次为浙江大学、US NAVY、中国海洋大学，由此可知，东南大学、浙江大学、US NAVY、中国海洋大学在研究扩展领域导航技术的同时也注重其在AUG 中的应用，其中东南大学对AUG 导航技术的研究更加深入，更易于将扩展领域的导航技术应用于AUG；哈尔滨工程大学在扩展领域的专利申请量最大，而自有申请量仅为1 项，中国科学院沈阳自动化研究所在扩展领域的专利申请量也相对较多，自有申请量为0，二者对导航技术在AUG 中的应用重视程度不足。

2）水声通信技术

哈尔滨工程大学、天津大学将水声通信技术在AUG 中得到了一定的应用，中国科学院声学研究所对该技术在AUG 中的应用重视程度有所欠缺。如图5 所示，在AUG 自有和扩展领域均有专利申请的申请人共计10 位，其中哈尔滨工程大学、天津大学在这2 个领域共有专利申请的数量最多，更易于将扩展领域的水声通信技术应用于AUG；中国科学院声学研究所在扩展领域的专利申请量最大，而自有申请量仅为1 项，其对水声通信技术在AUG 中的发展重视度有所欠缺。此外，US NAVY 在水声通信技术的专利申请全部分布在扩展领域，并未对AUG 的水声通信进行专利公开，其原因与AUG 的技术封锁相关。

图 4 AUG 导航技术自有与扩展领域主要申请人对比Fig. 4The comparison of main applicants of navigation technology

图 5 AUG 水声通信技术自有与扩展领域主要申请人对比Fig. 5The comparison of main applicants of underwater acoustic communication technology

3）组网技术

天津大学、哈尔滨工程大学将组网技术在AUG 中得到了一定的应用，河海大学、西北工业大学对该技术在AUG 中的应用重视程度有所欠缺。如图6 所示，在AUG 自有和扩展领域均有专利申请的申请人共计5 位，其中哈尔滨工程大学、天津大学在这2 个领域共有专利申请的数量最多，更易于推动AUG 的组网技术的发展；河海大学、西北工业大学在扩展领域的专利申请量较大，但在自有的专利申请量为0，在AUG组网技术的研究有所欠缺。

图 6 AUG 组网技术自有与扩展领域主要申请人对比Fig. 6The comparison of main applicants of Aug networking technology

3 主要来源地对比

1）导航技术

自有和扩展领域的导航技术专利申请量主要来源于中国。如图7 所示，同时在自有和扩展领域进行专利申请的申请国仅有5 个，分别中国、俄罗斯、美国、韩国和加拿大；中国在自有和扩展领域的专利申请量均最多、但二者数量差距也最大，可知导航技术的专利技术主要掌握在中国手中，扩展领域技术可对我国AUG 技术的发展提供丰富的技术来源，我国导航技术在AUG 中的应用还有很大的发展空间。此外，美国在自有和扩展领域的申请量差距也相对较大，而日本并未对自有的导航技术提出专利申请。整体而言，导航技术在自有领域数量较少的原因也可能是由于其技术未公开。

图 7 AUG 导航技术自有与扩展领域主要来源地对比Fig. 7The comparison of main sources of navigation technology

2）水声通信技术

自有和扩展领域的水声通信技术专利申请主要来源于中国。如图8 所示，同时在自有和扩展领域进行专利申请的申请国仅有4 个，中国在自有和扩展领域的专利申请量均最多、但二者数量差距也最大，可知水声通信技术的专利技术同样主要掌握在中国手中，扩展领域技术对我国自有的发展提供强有力的技术支撑，中国AUG 水声通信技术也有很大的发展潜力。此外，美国在自有和扩展领域的申请量差距也相对较大，俄罗斯仅在自有有专利申请，日本并未对自有的导航技术提出专利申请。

图 8 AUG 水声通信技术自有与扩展领域主要来源地对比Fig. 8The comparison of main sources of underwater acoustic communication technology

3）组网技术

自有和扩展领域的组网技术专利申请同样主要来源于中国。如图9 所示，由于自有的组网技术全部集中于中国，因此导致了同时在自有和扩展领域进行专利申请的国家仅有中国；韩国、美国、日本对组网技术的研究虽未涉及自有，但其研究成果同样对AUG 的组网使用具有重要的借鉴意义。

4 结 语

通过对AUG 自有与扩展领域技术对比分析，3 个分支的自有专利申请均在扩展领域的快速发展期才开始起步，扩展领域专利技术的申请量也远大于AUG 自有领域，其专利技术数量、发展时间均优于AUG 自有领域的技术发展，能够提供丰富的技术来源。在主要申请人方面，哈尔滨工程大学、中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学、河海大学在这3 个分支的发展具有较大的潜力，更有望早日突破技术瓶颈。除中国外，美国技术成果相对较多，具有较大的借鉴意义；针对目前发展状况而言，AUG 在这3 个分支的研发状态还具有广阔的发展空间。关于我国专利布局而言，在国外布局的专利数量十分稀少，建议对可公开的技术加大国外布局力度，尽早占领市场，更有利于今后的AUG 技术发展和市场应用。

图 9 AUG 组网技术自有与扩展领域主要来源地对比Fig. 9The comparison of main sources of networking technology