基于卫星有效载荷的专利分析

刘 欢

（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

卫星，又称人造卫星，指在空间轨道上环绕地球运行的无人航天器，主要分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。卫星所提供的空间信息、时间基准信息是经济建设和社会发展必不可少的，基本覆盖到社会的各个方面，不仅有利于电信、广播、交通运输和农业等传统产业的结构升级，更能够加速新兴产业的发展，卫星产业已成为拉动经济增长的引擎之一［1-2］。

卫星可以按照应用领域分类，当前应用较为广泛的卫星主要为通信卫星、导航卫星和遥感卫星（对地观测卫星）。其他还包括一些教育、科研用卫星等，但由于数量占比较少，本研究不做过多分析。通信卫星，用作无线电通信中继站的人造卫星，可以传输电话、电报、传真和数据等，代表作有重型系列；导航卫星［3］通过卫星发射无线电信号，为用户提供导航定位和授时服务的卫星，代表为北斗、GPS；遥感卫星［4］在空间利用遥感器收集地球大气，陆地和海洋目标辐射、反射或散射的电磁波信息，并加以记录，由信息传输设备发送回地面进行处理和加工，从而获取反映地球大气、陆地和海洋目标特征的信息的卫星，代表作有高分系列和风云系列。

卫星中的有效载荷即用于直接完成特定的航天飞行任务的有效装置，对于通信卫星，包括转发器及天线；对于导航卫星，包括低轨测速导航系统、全球导航定位系统及全球同步卫星无线电测定系统；对于遥感卫星，包括各类遥感器、合成孔径雷达（地面资源卫星）及数据传输设备等。

相较国外发达市场，我国商业卫星起步晚［5］，但是发展迅速，商业卫星主要向小型化、集成化发展，而其中完成卫星任务的有效载荷如何设置、改进是近年来卫星小型化发展的重要内容，本研究基于incopat专利数据库中的专利信息，探究卫星有效载荷技术发展态势，以期为我国卫星产业的未来布局提供参考。

1 全球专利态势分析

1.1 申请量分析

全球卫星有效载荷专利申请量如图1 所示。由图1 可知，全球申请量为5 623 项，其中，在中国的申请量为1 361项，全球占比为19%；从产业发展及专利申请状况可以得出，中国是卫星有效载荷的主要申请国之一，在国际竞争中占有一定优势。

图1 全球卫星有效载荷专利申请量

1.2 申请趋势

全球卫星有效载荷的专利申请趋势如图2所示，总体呈上升趋势，发展过程可以分为以下几个阶段。

图2 全球卫星有效载荷专利申请趋势

第一次技术发展期：2000年以前，卫星有效载荷技术逐渐发展，诸多全球移动通信星座（如“铱星”）被提出和投入建设，遥感卫星、导航卫星均有所发展。美国GPS系统、欧洲GSNS系统、俄罗斯GNSS系统、北斗卫星定位导航系统均在这一阶段建立，导致卫星有效载荷设置、布局技术同样有所发展。该阶段的卫星有效载荷专利申请量呈上升趋势。

平稳发展期：2001—2011年，全球宽带互联，通信、导航、遥感等应用卫星技术开始蓬勃发展，但是由于2003 年美国发生哥伦比亚号航天飞机失事事件，运载火箭、卫星技术乃至整个航天产业技术的发展均受到一定程度的消极影响，专利申请量同样受到影响，这一时期的卫星有效载荷专利的申请量呈下降趋势。

第二次技术发展期：2012 年开始，各国开始开放卫星市场，以一网公司（OneWeb）、太空探索公司（SpaceX）等为代表的商业航天企业开始主导商业卫星的建设，带动了卫星整体的行业发展，卫星互联网与地面通信系统进行更多的补充合作、融合发展，亚马逊、三星、波音等公司纷纷披露星座计划。同样，我国多个卫星工程，如“天通一号”“鸿云工程”“鸿雁卫星星座通信系统”等均在该阶段开始建立。因此在该阶段，卫星有效载荷专利申请量呈上升趋势。

1.3 技术来源分布

全球卫星有效载荷专利技术来源国分布如图3所示。中国、日本、美国是提交卫星技术相关专利申请的主要来源国，从全球专利申请量占比来看，中国的申请量最大，为1 361项，其次是日本，为1 344 项，排名第三的是美国，为1 269 项，从专利数量来看，上述三个国家的专利占比达到总量的70%。

图3 全球卫星有效载荷专利技术来源分布

1.4 主要申请人分析

全球卫星有效载荷专利申请人前10 名如图4 所示。在卫星有效载荷领域，前10 名申请人中，有三个来自日本，分别为三菱电子、日本电气、东芝，日本三菱重工是日本空间产品的重要生产商，其所制造的地球观测、侦察卫星在技术上接近美国的侦察卫星；一个来自中国，是上海卫星工程研究所，简称509 所，成功研制并发射了风云系列、实践系列、遥感系列等多颗卫星；三个来自美国，分别为天合公司、劳拉空间系统公司、波音，这些企业都是全球在卫星乃至航天领域中的佼佼者。

图4 全球卫星有效载荷专利申请人前10名

2 中国专利态势分析

2.1 中国专利申请量趋势

2.1.1 中国卫星有效载荷专利申请量趋势如图5 所示，总体呈上升趋势，发展过程可以分为以下2个阶段。技术累积阶段（2010年之前）：这一阶段中国专利申请总量不大，增长较缓慢，处于技术累积阶段，与图2 中全球申请趋势对比可见，中国卫星有效载荷专利技术起步晚于其他国家；高速发展阶段（2010 年至今）：2011 年开始，商业航天蓬勃发展，卫星主要以小型化、集成化为发展目标，有效载荷如何设置是卫星小型化、集成化的重要内容。因此，有关卫星有效载荷方面的专利申请量有所上升，再加上我国对于专利保护的重视度提高，该阶段专利申请量稳步提升。随着我国卫星技术的发展，我国的卫星有效载荷专利申请量与其他国家及地区的申请量差距逐步缩小。

图5 中国卫星有效载荷专利申请量趋势

2.2 中国申请人排名

中国卫星有效载荷领域主要申请人如图6 所示。从申请人方面来看，我国在航天领域排名前十的申请人有多个卫星研发、制造的科研院所，如上海卫星工程研究所、北京空间飞行器总体设计部、上海微小卫星工程中心，其次，还有高校，如哈尔滨工业大学，也会有一些企业，如航天东方红卫星有限公司，可以看出，我国的卫星领域活跃的主体不仅是高校和研究院所，还有企业申请人。

图6 中国卫星有效载荷领域主要申请人

图7 中国专利申请各省市分布

2.3 中国各省市排名

申请的省份来看，申请量最多的是北京，申请量有463 项专利，主要申请人有北京空间飞行器总体设计部、北京航空航天大学等；紧随其后的是上海，有333项专利，主要申请人有上海卫星工程研究所、上海微小卫星工程中心等，与北京相比，其研究院所的申请人数量相当；其次陕西，其具有航天产业基础，多个航天院所和高校构成了其主要申请人。

2.4 中国申请人类型构成

中国卫星有效载荷领域不同种类申请人的申请占比如图8 所示，可以看出，企业科研单位和大专院校占据了各个领域的主要申请人占比，其次是个人，且由于卫星技术商业化应用较其他领域更多一些，因此卫星有效载荷领域中申请人类型为企业的占比较大。

图8 中国申请人类型分布

基于上述分析，可以初步看出，在全球申请量方面，专利申请依赖于产业、技术、政策的发展，全球专利申请量和全球主要申请人主要来自于中国、日本、美国，从我国专利申请来看，卫星有效载荷专利方面起步慢、发展迅速，近年来在全球专利市场中占据一定地位，我国的申请人主要为科研院所和高校，科研院所具备产业和技术基础，高校具有较完备的理论体系，此外，我国的主要申请人还有航天东方红卫星有限公司，属于商业航天领域，也反映出我国商业航天的发展，在我国的产业、专利市场中占据一定地位。

3 结语

全球卫星有效载荷技术发展成熟，市场化充分、竞争激烈，对于我国，卫星有效载技术逐步形成了国家队主导，民营企业相继进入的行业格局，且我国技术起步晚，发展快，我国相关企业仍需辩证地学习国内科研院所、高校乃至其他国和地区主要创新主体的卫星发展路径，加速拓展卫星业务。