中國信通院蘇丹等：5G+自動駕駛技術專利態勢分析
0 引言
自動駕駛技術涉及多學科融合，其主要采用人工智能、視覺計算、雷達、監控裝置和全球定位系統等多個技術協同合作，使汽車在沒有人主動操作的情況下自動安全地行駛[1]。5G作為新一代通信技術標準，其高速率、大容量、低時延的特性不僅能提供極致的用戶體驗，而且還能讓萬事萬物彼此互聯，開啟一個突破限制、加速進步的新時代[2]。5G的出現無疑加速了自動駕駛技術的發展和自動駕駛產業的落地，為自動駕駛的安全性和高效性提供了保障。
1 5G+自動駕駛產業融合情況概述
隨著5G商用牌照的發放，我國正式進入5G商用元年。《5G時代十大場景應用白皮書》[3]指出：車聯網是5G重要的應用場景之一，并且5G技術的成熟給很多行業帶來了技術革新，自動駕駛技術也不例外。5G能滿足自動駕駛、遠程控制和編隊行駛等關鍵技術對網絡安全、可靠、低時延和高帶寬連接的嚴格要求[4]。5G技術具有大帶寬、低時延、邊緣計算等關鍵特性，這些特性也將應用在自動駕駛技術上，來解決自動駕駛在4G時代的難題，推進自動駕駛產業的商用落地。
2018年9月19日，在國家相關單位指導下成立了由高校、科研院所、通信與汽車制造企業、行業主管部門等47個成員組成的5G自動駕駛聯盟。該聯盟將牽頭研究5G和自動駕駛兩大前沿領域契合點，并協作合力研究該融合領域的關鍵技術。同時，聯盟將致力于5G自動駕駛行業標準的研究，進一步探索發現基于5G自動駕駛的新的應用場景。此外，該聯盟還提出了“5G自動駕駛領先計劃”。聯盟成員在新的一年會將工作重心聚焦在測試場地建設、重大科研項目申請、5G應用服務、行業標準制定等方向。2019年1月8日，中國汽研、中國電信重慶公司、大唐移動三家企業簽訂國內首個5G自動駕駛應用平臺共建戰略協議，三家企業承諾將盡快實現基于5G網絡的自動駕駛落地示范應用，基于該自動駕駛落地示范應用的自動駕駛汽車可以實現在5G通訊環境下的測試和研究。
當自動駕駛邂逅5G時代，更多商業化落地案例仍在持續解鎖中，目前已解鎖了一些5G+自動駕駛的典型案例，如卡車自動編隊行駛、車輛遠程/遙控駕駛[5]、5G+自動駕駛技術在特種車輛上應用（5G自動駕駛環衛清拾機器人、5G自動駕駛路面清洗機器人、5G自動駕駛垃圾收運機器人、5G自動駕駛清掃沖洗一體式環衛機器人）等。
2 全球5G+自動駕駛專利分析
2.1 全球專利申請趨勢
2012年至2019年全球5G+自動駕駛相關的專利申請情況如圖1所示。截至2019年底，全球5G+自動駕駛相關專利申請共計30 447件，合并同族為16417項。
圖1 5G+自動駕駛技術全球專利年度申請趨勢
（數據來源：中國信息通信研究院知識產權中心）
從5G+自動駕駛全球專利年度申請趨勢可以看出，5G+自動駕駛的專利申請量總體呈現增長趨勢。2012年5G+自動駕駛技術相關的專利申請量為1221項，在這個時期全球的5G進程尚處于預研階段，但是對于全球的汽車企業來說在這個時期自動駕駛技術研發已經到了平穩發展階段，各車企紛紛布局專利也暢想將自動駕駛技術與未來的5G技術融合。2014-2017年，5G+自動駕駛專利的申請量迅速攀升，2015年的專利申請量相比2014年的申請量增長500項左右，這與該時期5G技術研發及標準化的步伐大幅加快，全球主要公司紛紛投入5G研究有關；2015年到2017年5G+自動駕駛專利每年的申請量超過了300項，并在2017年專利申請量達到了頂峰，這是因為2017年5G新空口非獨立組網標準3GPP R15的發布極大地催生了5G+自動駕駛技術的發展。由于專利數據公開的滯后性，導致2018和2019年可檢索到的專利申請數量呈現下降趨勢。
2.2 全球專利地域分布情況
5G+自動駕駛專利申請目標國家/地區主要集中在中國、美國、世界知識產權組織（World Intellectual Property Organization，WIPO）、歐洲和日本，如圖2所示。
圖2 5G+自動駕駛技術全球專利目標國家/地區分布
（數據來源：中國信息通信研究院知識產權中心）
中國作為全球擁有足夠資本和實力開展5G+自動駕駛市場競爭的國家，已然成為全球傳統車企、互聯網公司、科技企業等爭相進行專利布局的重要市場，在中國的專利申請高達31.49%，位居第一位；在美國的專利申請以20.48%占比位居第二，可見美國也是5G+自動駕駛領域的重要戰略市場；還有16.93%的專利合作協定（Patent Cooperation Treaty，PCT）申請后續可能進入到PCT成員國，開展全球專利布局已經成為企業重要的專利布局策略，這是PCT申請占比高的主要原因；此外，隨著5G+自動駕駛技術不斷的發展，歐洲和日本巨大的競爭空間和發展機會，也正逐步受到各國公司的青睞。
2.3 全球專利申請法律狀態
從5G+自動駕駛的法律狀態來看，全球有49%的5G+自動駕駛技術專利處于審查中，有效授權專利的占比為21%，30%的專利已經失效，如圖3所示。
圖3 5G+自動駕駛技術全球專利申請法律狀態
（數據來源：中國信息通信研究院知識產權中心）
5G NR非獨立組網標準和5G NR獨立組網標準的發布，極大地推動了5G與自動駕駛技術的融合，很多企業紛紛布局依靠5G技術實現自動駕駛的專利，這也是目前全球在審的5G+自動駕駛專利申請量占申請總量的49%（14 373件）的主要原因。目前，全球已經有21%（6 258件）的5G+自動駕駛專利獲得專利權，這是因為有些嗅覺敏銳的企業早在2017年第一個版本的5G標準5G NR非獨立組網標準發布前后就已布局5G+自動駕駛技術專利，到2019年年底經過兩年多的時間已經獲得專利權。另外，全球專利中有30%（8 893件）的5G+自動駕駛專利已經失效，這說明在5G+自動駕駛技術研發的初期專利申請質量不高，不過在失效的專利中也不乏未繳納專利年費或自行撤銷的專利。
2.4 全球專利主要技術領域
從5G+自動駕駛全球專利主要技術領域聚類圖可以看出，5G改進無線技術和自動駕駛的智能決策與控制技術以及車輛協同技術是5G+自動駕駛全球專利技術的兩大布局方向。
支持自動駕駛的5G改進無線技術專利主要涉及車聯網/設備到設備（Vehicle to Everything/Device-to-Device，V2X/D2D）、資源分配、時延、控制信號、同步信號、參考信號、發現信號等方向，如圖4所示。
圖4 5G+自動駕駛技術全球專利主要技術領域
（數據來源：中國信息通信研究院知識產權中心和Innography數據庫）
如圖所示，V2X/D2D、資源分配、時延、和控制信號4個技術方向的專利申請量較多，其中，V2X/D2D方向的專利申請量達1 792件，V2X憑借其低延時、高可靠的網絡連接交互能夠使自動駕駛汽車真正量產，這也是眾多企業爭相布局相關專利的原因；資源分配方向的專利申請有1 302件，多為如何高效利用5G資源提出專利申請；時延方向的專利申請有1 296件，低時延對于自動駕駛來說非常關鍵，對5G低時延的研究有重要意義，其可以極大地提高自動駕駛汽車的安全性，降低交通事故發生；另外，控制信號也是一個重要的布局方向，控制信號的專利申請量有1 077件。
5G技術的發展極大地促進了自動駕駛技術的智能決策與控制技術和車輛協同技術演進。智能決策與控制技術是通過車輛的感知系統獲取環境信息來進行決策與判斷并以此控制車輛的行駛，針對該技術目前已申請了1 523件專利；車輛協同技術旨在通過智能通信系統實現雙向、實時、高效的信息交互，為5G+自動駕駛車輛提供全時空信息，最大限度地提升道路交通系統的安全通暢。車輛協同技術方向包括車輛組網和鄰近服務技術，其中，在5G+自動駕駛全球專利申請中車輛組網技術已有787件專利申請，鄰近服務有1 267件專利申請。
3 在華5G+自動駕駛專利分析
3.1 在華專利申請總體趨勢
截至2019年底，5G+自動駕駛在華專利申請共計9 588件，合并同族為7 510項。
圖5 5G+自動駕駛技術在華專利申請總體趨勢
（數據來源：中國信息通信研究院知識產權中心）
從5G+自動駕駛在華專利年度申請趨勢圖可以看出，在華專利年度申請趨勢與全球專利年度申請趨勢基本保持一致，總體呈現增長趨勢（見圖5）。在2015年年度在華專利申請量突破了1000項之后，每年專利申請量穩步增長，并在2017年在華專利申請量達到了1626項，這一年在華專利申請為全球專利申請貢獻了50.2%的專利申請量。考慮到專利都有18個月的公開期，所以從目前來看2018年和2019年5G+自動駕駛在華專利申請數量呈下降趨勢，這兩年專利申請的公開數據不足體現專利實際申請情況。伴隨2018年7月5G新空口獨立組網標準3GPP R15的發布以及3GPP R16標準化工作的推進，預計2018年和2019年的申請量較以往仍會繼續增加。
3.2 在華專利技術領域分布
從5G+自動駕駛在華專利主要技術領域來看，5G改進無線技術和自動駕駛的智能決策與控制技術、車輛協同技術和定位技術是5G+自動駕駛在華專利技術的兩大布局方向，如圖6所示。5G改進無線技術的專利主要涉及時延、V2X/D2D、資源分配、控制信號等方向。其中，涉及時延方向的在華專利有947件，涉及V2X/D2D的專利申請有701件，涉及控制信號的專利申請有170件。與5G+自動駕駛全球專利申請的技術分布相比，在華的專利申請在5G改進無線技術方向上新增了數據包收發（205件）和信道狀態信息（Channel State Information，CSI）反饋（170件）相關專利。
圖6 5G+自動駕駛技術在華專利技術領域
（數據來源：中國信息通信研究院知識產權中心和innography數據庫）
利用5G實現自動駕駛技術改進的技術方向包括智能決策與控制技術、車輛協同技術和定位技術。智能決策與控制技術在華的專利申請量為166件，包括車輛組網技術和車輛信息交互技術在內的車輛協同技術在華的專利申請量共有341件。與5G+自動駕駛全球專利申請的技術分布相比，利用5G實現自動駕駛技術改進的技術方向新增了定位技術。高精度定位是自動駕駛汽車路徑規劃的前提條件，其能將自動駕駛汽車的環境感知結果與高精地圖進行對比，得到車輛在高精地圖中的精確位置和姿態，極大地提高自動駕駛的可靠性。因此，定位技術成為在華5G+自動駕駛技術專利申請的重要方向，有183件的專利申請量。
4 結語
5G技術賦能汽車行業，助力自動駕駛技術發展，使得自動駕駛產業發展進入快車道。本文聚焦5G+自動駕駛專利態勢，從全球和在華兩個維度入手，主要研究了專利申請趨勢、專利地域分布、專利法律狀態和專利主要技術領域的專利布局情況，并建議國內企業進一步加強關鍵技術研發，保持申請量增長，統籌布局國內及海外市場；建議科技公司應加快5G技術的研發，助力5G+自動駕駛技術落地；建議國家和各省市加快推動5G+自動駕駛技術標準和法律法規的制定，推動5G+自動駕駛產業發展。
參考文獻
[1] 黃偉.自動駕駛汽車傳感器技術產業分析[J]. 信息通信技術與政策, 2018（8）:40-44.
[2]武文星,劉瑞婷．全球5G發展綜述[J]．數字通信世界,2019(5):25-26.
[3]華為技術有限公司.5G時代十大應用場景白皮書[R/OL].[2021-04-02].https://www-file.huawei.com/-/media/corporate/pdf/mbb/5g-unlocks-a-world-of-opportunities-cn.pdf?la=zh
[4]黃新波,唐俊．5G行業應用方向及其在測繪行業的應用探索[J].中國測繪,2019(5):6-9.
[5]徐晨曦.自動駕駛:車輛發展的終極目標[J]. 中國戰略新興產業,2016(7):21-23.
作者簡介
蘇丹，中國信息通信研究院西部分院工程師，主要研究方向為3G/4G/5G、wifi等方向的標準必要專利評估及專利分析。
閆坤，中國信息通信研究院知識產權與創新發展中心司法鑒定與專利標準研究部副主任，主要從事3G/4G/5G、音視頻、車聯網、wifi等方向的標準必要專利評估及專利分析工作。
李文宇，工學博士，中國信息通信研究院知識產權與創新發展中心副主任，正高級工程師。
