老司机丨无人机产业链及技术现状浅析
老司机
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无人机技术现状
目前，无人机产业发展最领先的是美国，美国的无人机主要向友好国家和北约成员出售，市场份额高达69%。美国本国民众对无人机市场的贡献量也很大。目前，已在美联邦航空局注册的无人机将近150万台，注册无人机远程驾驶者约16万名。以色列在低速、中小型无人机和长航时无人机方面具有特色优势。以色列军用无人机的性能经过了战场检验，再加上价格不高，因此，以色列成为全世界无人机出口额最多的国家。中国作为无人机领域的新生力量，技术发展迅速，市场正在迅速成熟。目前中国军用无人机系统出口数量全球领先。日本发展势头强劲，农业无人机在日本无人机市场中占比一直最大，这与日本农田自动化程度高有关。英国、法国等发达国家凭着起步早、技术发达等特点，在全球无人机领域也占据了一定的技术、市场和应用等优势。
无人机相关技术
图1 无人机重点技术分解图
目前，无人机相关技术可分为六个方面：通信链路、导航与控制、动力与能源、任务载荷、发射与回收、材料与机体。
无人机的通信链路涉及：数传电台、图传电台、天线。无人机具有和地面传递数据的数据链路，数据链路包括机载数传电台和地面数传电台。无人机的导航与控制涉及：飞行控制、遥控器和地面站、头戴显示器、导航与定位传感器。无人机的动力与能源涉及：发动机与发电机、电动机、电调、舵机、螺旋桨、电池、电源及充电。无人机的任务载荷涉及：吊舱、云台、相机、摄像机、红外热成像设备、机载雷达、激光测距仪、报警器、喷洒系统、电力架线设备、软件、储存卡、气体传感器和其他任务载荷。无人机的发射与回收涉及：发射装置和回收装置。无人机的材料与机体涉及：材料、起落架、机体。
无人机产业链
图2 无人机产业链示意图
无人机产业是新兴的高科技产业，涉及研发、制造到使用、管理及服务等诸多领域。其产业链基本可分为三部分：上游、中游和下游。
其中，无人机产业链上游主要包括相关零部件的制造，包括：材料与机体、动力与能源、导航与控制、通信链路、任务载荷、发射与回收六个方面的零部件的制造。
无人机产业链的中游主要包括无人机整机的制造、整机的组装以及无人机的软件系统及硬件系统的优化设计，即无人机的整机装配与整机的系统整合。无人机产业链的中游已针对无人机的应用场景提供了相应的应用服务，为无人机产业链的下游做准备。
无人机产业链的下游主要是指无人机的应用，面向广大的无人机用户。可分为军用无人机和民用无人机，其中军用无人机又可以根据用途的不同分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等等；民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等等。
其中，无人机产业链的中游在整个产业链中起到非常重要的作用，承接着上游产业链、启动了下游产业链，如果中游龙头企业能够打造出开放共享的生态链，那么可以降低上游开发商的门槛，扩大下游服务商的产品服务范围，推动产业协同，实现无人机产业链上、中、下游的合作共赢。位于产业链中游的主要整机企业如下表所示：
序号 | 公司名称 | 公司介绍 |
1 | 波音公司 | 波音公司成立的五十多年以来一直是全球最主要的民用飞机制造商，同时在军用飞机、卫星、人类太空飞行和运载火箭等领域也始终处于领先地位。 |
2 | 霍尼韦尔公司 | 霍尼韦尔公司是一家国际性从事自控产品开发及生产的公司，霍尼韦尔公司的产品包括航天产品及服务、工业和家庭楼宇控制技术、汽车产品、涡轮增压器以及特种材料。 |
3 | 雷神公司 | 雷神公司（Raytheon Company）将其传感器、指挥和控制系统以及动力和非动力效应器产品组合，研究出反无人机系统，用于应对各种隐形无人机带来的威胁。 |
4 | 英国BAE系统公司 | 英国BAE系统公司是世界最大的军品制造公司之一，业务范围主要有九个领域：飞机、军用和民用固定翼飞机、军用电子、反潜武器（ASW）、C3Ⅰ系统、导弹、军械系统、空间系统以及系统集成。 |
5 | 3D Robotics | 3D Robotics是北美最大的面向个人用户的无人机厂商，也是一家开源硬件和软件公司，主要制造和销售DIY类遥控飞行器(UAV)的相关零部件。 |
6 | 派诺特公司 | 法国派诺特公司（Parrot）只经营无人机业务。目前，派诺特（Parrot）公司将逐步将业务转移至商用产品，也就是Anafi系列无人机。 |
7 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 大疆创新科技有限公司的产品包括工业无人直升机飞控系统及地面站控制系统、多旋翼控制系统及地面站系统、高精工业云台、多旋翼航拍飞行器、模型和玩具飞行器控制系统等。 |
8 | 深圳零度智能飞行器有限公司 | 由深圳雷柏科技和北京零度智控共同成立，公司专注于小型智能无人机的研发与制造，目前，已拥有全球领先的智能无人机整机、多轴云台、高清传图等产品体系。 |
9 | 北京中航智科技有限公司 | 产品包括无人机、航空机载设备以及自动激光驱鸟器，产品应用涵盖电力、农业、公安、应急减灾、海洋监管、地质勘探和影视拍摄等众多领域。 |
10 | 广州亿航智能技术有限公司 | 亿航智能自主研发有聚焦在通讯图传硬件与手机导航操控系统，其产品包括GHOSTDRONE系列消费类智能无人机、亿航天鹰行业应用无人机。 |
11 | 广州极飞电子科技有限公司 | 广州极飞电子科技有限公司成立于2007年，致力于民用无人飞机和飞行控制系统的研发和制造，在中国所有省份以及韩国、日本、澳大利亚等19个国家和地区设有运营机构，在商用无人机、农业无人机领域取得了突破，并参与多个国际性的农业自动化科研项目。其代表作品为：XMission“极侠”（全天候无人机）。 |
无人机技术发展态势
深圳市大疆创新科技有限公司(DJI-Innovations，简称DJI)，为全球同行业中的领军企业，主导了全球商用无人机市场，分享着全球无人机市场70%的份额。法国的派诺特公司（Parrot）业务也相对集中，目前只经营无人机业务，当然技术侧重点和大疆有所不同，现以大疆和派诺特为例，研究无人机先进企业的技术发展态势。
图3 大疆专利申请趋势图
检索发现，大疆公司目前在全球申请有一万零三百多件专利，从2001年开始就有相关专利产生，2013年的专利年申请数量已在百件以上，2014年到2018年间，专利年申请数量更是千件以上，高峰时甚至达到两千六百多件；2019年的专利申请数量快到六百件，跟进行统计时2019年的专利申请还未完全公布以及数据库的更新速度略滞后有关。
图4 派诺特专利申请趋势图
派诺特公司目前在全球布局了八百三十余件专利，从2002年开始有相关专利产生，2005年开始专利申请量突增，2007年数量几近百件，后续虽然申请数量有涨有落，但仍能保持每年至少申请三十件专利的状态，2018年专利申请数量减少，这与派诺特公司2017年、2018年稳步缩减消费无人机制造业的规模有关。2019年的专利申请数量较少，跟进行统计时2019年的专利申请还未完全公布以及数据库的更新速度略滞后有关。
从大疆和派诺特的专利申请趋势可以看出，两个企业的专利保护思路不同，但都与公司的市场发展战略相一致，大疆公司最近几年进入井喷式、爆发式的专利申请局势，这与大疆近几年的市场发展趋势相吻合；相比大疆，派诺特的专利申请数量较少且年专利申请数量有起有落，2018年甚至有所下降，这与派诺特在不断调整自身的产业发展和市场走向有关。
图5 大疆专利申请技术分布图
大疆公司的专利主要集中在10个分类号区域下：B64C、G05D、H04N、B64D、G03B、F16M、G06F、G06T、G01C、G01S。释义如下：
分类号 | 释义 | |
IPC | B64C | 飞机；直升飞机（气垫车入B60V） |
G05D | 非电变量的控制或调节系统（金属的连续铸造入B22D11/16；阀门本身入F16K；非电变量的检测见G01各有关小类；电或磁变量的调节入G05F） | |
H04N | 图像通信，如电视 | |
B64D | 用于与飞机配合或装到飞机上的设备；飞行衣；降落伞；动力装置或推进传动装置在飞机中的配置或安装 | |
G03B | 摄影、放映或观看用的装置或设备；利用了光波以外其他波的类似技术的装置或设备；以及有关的附件（这些装置的光学部分入G02B；照相用的感光材料或加工方法入G03C；加工曝光后的照相材料的设备入G03D）〔4〕 | |
F16M | 非专门用于其他类目所包含的发动机或其他机器或设备的框架、外壳或底座；机座或支架 | |
G06F | 电数字数据处理（基于特定计算模型的计算机系统入G06N） | |
G06T | 一般的图像数据处理或产生〔6，2006.01〕 | |
G01C | 测量距离、水准或者方位；勘测；导航；陀螺仪；摄影测量学或视频测量学（液体水平面的测量入G01F；无线电导航，通过利用无线电波的传播效应，例如多普勒效应，传播时间来测定距离或速度，利用其他波的类似装置入G01S） | |
G01S | 无线电定向；无线电导航；采用无线电波测距或测速；采用无线电波的反射或再辐射的定位或存在检测；采用其他波的类似装置 |
表1 大疆IPC分类号释义表
可以看出，大疆公司的专利主要分布在无人机领域（涉及B64C），同时涉及了无人机细分技术的多个方面，在导航与控制方面（涉及G05D、H04N、B64D）的专利尤为集中，数量巨大。
图6 派诺特专利申请技术分布图
派诺特公司的专利主要集中在10个分类号区域下：G02B、A63H、H04M、B64C、H04N、G05D、H04R、G10L、H04B、H04L。释义如下：
分类号 | 释义 | |
IPC | G02B | 光学元件、系统或仪器（G02F优先；专用于照明装置或系统的光学元件入F21V1/00至F21V13/00；测量仪器见G01类的有关小类，例如，光学测距仪入G01C；光学元件、系统或仪器的测试入G01M11/00；眼镜入G02C；摄影、放映或观看用的装置或设备入G03B；声透镜入G10K11/30；电子和离子“光学”入H01J；X射线“光学”入H01J，H05G1/00；结构上与放电管相组合的光学元件入H01J5/16，H01J29/89，H01J37/22；微波“光学”入H01Q；光学元件与电视接收机的组合入H04N5/72；彩色电视系统的光学系统或布置入H04N9/00；特别适用于透明或反射区域的加热布置入H05B3/84）〔1，7〕 |
A63H | 玩具，如陀螺、玩偶、滚铁环、积木 | |
H04M | 电话通信（通过电话电缆控制其他设备，但不包括电话交换设备的电路入G08） | |
B64C | 飞机；直升飞机（气垫车入B60V） | |
H04N | 图像通信，如电视 | |
G05D | 非电变量的控制或调节系统（金属的连续铸造入B22D11/16；阀门本身入F16K；非电变量的检测见G01各有关小类；电或磁变量的调节入G05F） | |
H04R | 扬声器、传声器、唱机拾音器或其他声—机电传感器；助听器；扩音系统（产生的声音和频率与电流频率无关的入G10K）〔6〕 | |
G10L | 语音分析或合成；语音识别；语音或声音处理；语音或音频编码或解码〔4〕 | |
H04B | 传输〔4〕 | |
H04L | 数字信息的传输，例如电报通信（电报和电话通信的公用设备入H04M）〔4〕 |
表2 派诺特IPC分类号释义表
派诺特公司的技术构成与大疆公司的技术构成有区别，其中，B64C、G05D、H04N这三个分类号下的技术两个公司都涉及，但还有相当数量的专利所在的技术领域不同；这体现了大疆公司和派诺特公司技术侧重点的不同。另外，派诺特公司有相当数量的专利分布在G02B这一分类号下，这与派诺特公司收购了瓦里奥普蒂克公司有关，瓦里奥普蒂克公司专业从事液体透镜研制和生产；分布在A63H这一分类号下的专利数量紧随其后，与派诺特公司擅长制作消费者市场的类似玩具的无人机产品有关，如其旗下的产品Mambo和Swing迷你无人机等。派诺特公司目前在进行产业升级和调整，准备从消费级无人机转移到商用无人机市场上，因此，未来派诺特公司的技术对应分布在A63H分类号下的专利只会越来越少。
图7 大疆专利技术发展趋势图
大疆公司的专利技术发展趋势与专利申请趋势类似，在2013年开始进入上升期，2019年产生折点，跟进行统计时2019年的专利申请还未完全公布以及数据库的更新速度略滞后有关。可以看到，B64C、G05D、H04N、B64D、G03B、F16M、G06F、G06T、G01C、G01S，这10个分类号下的专利申请数量年增势均匀，也侧面反映了大疆公司点面结合的科研局面，始终以无人机的导航与控制方面为研究重点，全面钻研无人机其他领域技术、不留技术短板的技术发展态势。
图8 派诺特专利技术发展趋势图
派诺特公司的专利技术发展趋势也与其专利申请趋势类似，从2002年开始，分布在G02B、A63H、H04M、B64C、H04N、G05D、H04R、G10L、H04B、H04L领域的专利数量均匀、稳定，2005年、2007年，分布在G02B的专利数量出现了峰值，与派诺特公司旗下的瓦里奥普蒂克公司取得了技术突破有关。2019年产生折点，跟进行统计时2019年的专利申请还未完全公布以及数据库的更新速度略滞后有关。这也侧面反映了派诺特公司全面推进自身业务的技术发展态势。
图9 大疆专利申请地域分布图
大疆公司在中国申请的专利数量最多，有四千七百多件，在世界知识产权组织也申请了两千四百多件专利，美国申请了一千三百多件，日本也申请了九百多件，韩国、德国、台湾、丹麦等区域也有相关专利分布。可以看出，大疆公司在市场重点区域和地区进行了专利布局，为产品走向世界做着周密准备。
图10 派诺特专利申请地域分布图
派诺特公司在欧专局申请的专利最多，有三百五十多件，其次是在中国，申请了一百五十件专利，再次是在美国，申请了一百二十多件专利，在世界知识产权组织申请了一百多件专利，在本土国申请的专利反而排在这四个区域之后。派诺特公司申请了如此多的国际专利，这与其明确了竞争对手为国际公司以及其产品市场为国际市场有关。
这里有一个小插曲，派诺特公司将其八十二件中国专利（包括在香港申请的5件专利）安置在鹦鹉股份有限公司下，导致笔者在检索的时候一度没有发现；后续通过搜索派诺特公司的新闻才发现鹦鹉股份有限公司，这也是派诺特公司专利布局的一招——将专利藏起来不易被他人发现。
由这两家公司的几方面对比可以发现，无人机公司是技术密集型公司，其市场遍布全球，其专利也有全球布局的趋势。从无人机的技术现状可以推测，在政策鼓励和全球技术发展的带动下，未来无人机市场发展前景良好，其应用需求会得到更深度的挖掘，将广泛应用于更多领域，技术会沿“高精尖”路线持续发展，更加集成化、智能化、专业化。
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作者简介：蒯慧，集慧智佳知识产权咨询师，资深宅女，爱娃，爱知识产权。
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