基于衛星有效載荷的專利分析

劉 歡

（國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津 300304）

0 引言

衛星，又稱人造衛星，指在空間軌道上環繞地球運行的無人航天器，主要分為科學衛星、技術試驗衛星和應用衛星。衛星所提供的空間信息、時間基準信息是經濟建設和社會發展必不可少的，基本覆蓋到社會的各個方面，不僅有利于電信、廣播、交通運輸和農業等傳統產業的結構升級，更能夠加速新興產業的發展，衛星產業已成為拉動經濟增長的引擎之一［1-2］。

衛星可以按照應用領域分類，當前應用較為廣泛的衛星主要為通信衛星、導航衛星和遙感衛星（對地觀測衛星）。其他還包括一些教育、科研用衛星等，但由于數量占比較少，本研究不做過多分析。通信衛星，用作無線電通信中繼站的人造衛星，可以傳輸電話、電報、傳真和數據等，代表作有重型系列；導航衛星［3］通過衛星發射無線電信號，為用戶提供導航定位和授時服務的衛星，代表為北斗、GPS；遙感衛星［4］在空間利用遙感器收集地球大氣，陸地和海洋目標輻射、反射或散射的電磁波信息，并加以記錄，由信息傳輸設備發送回地面進行處理和加工，從而獲取反映地球大氣、陸地和海洋目標特征的信息的衛星，代表作有高分系列和風云系列。

衛星中的有效載荷即用于直接完成特定的航天飛行任務的有效裝置，對于通信衛星，包括轉發器及天線；對于導航衛星，包括低軌測速導航系統、全球導航定位系統及全球同步衛星無線電測定系統；對于遙感衛星，包括各類遙感器、合成孔徑雷達（地面資源衛星）及數據傳輸設備等。

相較國外發達市場，我國商業衛星起步晚［5］，但是發展迅速，商業衛星主要向小型化、集成化發展，而其中完成衛星任務的有效載荷如何設置、改進是近年來衛星小型化發展的重要內容，本研究基于incopat專利數據庫中的專利信息，探究衛星有效載荷技術發展態勢，以期為我國衛星產業的未來布局提供參考。

1 全球專利態勢分析

1.1 申請量分析

全球衛星有效載荷專利申請量如圖1 所示。由圖1 可知，全球申請量為5 623 項，其中，在中國的申請量為1 361項，全球占比為19%；從產業發展及專利申請狀況可以得出，中國是衛星有效載荷的主要申請國之一，在國際競爭中占有一定優勢。

圖1 全球衛星有效載荷專利申請量

1.2 申請趨勢

全球衛星有效載荷的專利申請趨勢如圖2所示，總體呈上升趨勢，發展過程可以分為以下幾個階段。

圖2 全球衛星有效載荷專利申請趨勢

第一次技術發展期：2000年以前，衛星有效載荷技術逐漸發展，諸多全球移動通信星座（如“銥星”）被提出和投入建設，遙感衛星、導航衛星均有所發展。美國GPS系統、歐洲GSNS系統、俄羅斯GNSS系統、北斗衛星定位導航系統均在這一階段建立，導致衛星有效載荷設置、布局技術同樣有所發展。該階段的衛星有效載荷專利申請量呈上升趨勢。

平穩發展期：2001—2011年，全球寬帶互聯，通信、導航、遙感等應用衛星技術開始蓬勃發展，但是由于2003 年美國發生哥倫比亞號航天飛機失事事件，運載火箭、衛星技術乃至整個航天產業技術的發展均受到一定程度的消極影響，專利申請量同樣受到影響，這一時期的衛星有效載荷專利的申請量呈下降趨勢。

第二次技術發展期：2012 年開始，各國開始開放衛星市場，以一網公司（OneWeb）、太空探索公司（SpaceX）等為代表的商業航天企業開始主導商業衛星的建設，帶動了衛星整體的行業發展，衛星互聯網與地面通信系統進行更多的補充合作、融合發展，亞馬遜、三星、波音等公司紛紛披露星座計劃。同樣，我國多個衛星工程，如“天通一號”“鴻云工程”“鴻雁衛星星座通信系統”等均在該階段開始建立。因此在該階段，衛星有效載荷專利申請量呈上升趨勢。

1.3 技術來源分布

全球衛星有效載荷專利技術來源國分布如圖3所示。中國、日本、美國是提交衛星技術相關專利申請的主要來源國，從全球專利申請量占比來看，中國的申請量最大，為1 361項，其次是日本，為1 344 項，排名第三的是美國，為1 269 項，從專利數量來看，上述三個國家的專利占比達到總量的70%。

圖3 全球衛星有效載荷專利技術來源分布

1.4 主要申請人分析

全球衛星有效載荷專利申請人前10 名如圖4 所示。在衛星有效載荷領域，前10 名申請人中，有三個來自日本，分別為三菱電子、日本電氣、東芝，日本三菱重工是日本空間產品的重要生產商，其所制造的地球觀測、偵察衛星在技術上接近美國的偵察衛星；一個來自中國，是上海衛星工程研究所，簡稱509 所，成功研制并發射了風云系列、實踐系列、遙感系列等多顆衛星；三個來自美國，分別為天合公司、勞拉空間系統公司、波音，這些企業都是全球在衛星乃至航天領域中的佼佼者。

圖4 全球衛星有效載荷專利申請人前10名

2 中國專利態勢分析

2.1 中國專利申請量趨勢

2.1.1 中國衛星有效載荷專利申請量趨勢如圖5 所示，總體呈上升趨勢，發展過程可以分為以下2個階段。技術累積階段（2010年之前）：這一階段中國專利申請總量不大，增長較緩慢，處于技術累積階段，與圖2 中全球申請趨勢對比可見，中國衛星有效載荷專利技術起步晚于其他國家；高速發展階段（2010 年至今）：2011 年開始，商業航天蓬勃發展，衛星主要以小型化、集成化為發展目標，有效載荷如何設置是衛星小型化、集成化的重要內容。因此，有關衛星有效載荷方面的專利申請量有所上升，再加上我國對于專利保護的重視度提高，該階段專利申請量穩步提升。隨著我國衛星技術的發展，我國的衛星有效載荷專利申請量與其他國家及地區的申請量差距逐步縮小。

圖5 中國衛星有效載荷專利申請量趨勢

2.2 中國申請人排名

中國衛星有效載荷領域主要申請人如圖6 所示。從申請人方面來看，我國在航天領域排名前十的申請人有多個衛星研發、制造的科研院所，如上海衛星工程研究所、北京空間飛行器總體設計部、上海微小衛星工程中心，其次，還有高校，如哈爾濱工業大學，也會有一些企業，如航天東方紅衛星有限公司，可以看出，我國的衛星領域活躍的主體不僅是高校和研究院所，還有企業申請人。

圖6 中國衛星有效載荷領域主要申請人

圖7 中國專利申請各省市分布

2.3 中國各省市排名

申請的省份來看，申請量最多的是北京，申請量有463 項專利，主要申請人有北京空間飛行器總體設計部、北京航空航天大學等；緊隨其后的是上海，有333項專利，主要申請人有上海衛星工程研究所、上海微小衛星工程中心等，與北京相比，其研究院所的申請人數量相當；其次陜西，其具有航天產業基礎，多個航天院所和高校構成了其主要申請人。

2.4 中國申請人類型構成

中國衛星有效載荷領域不同種類申請人的申請占比如圖8 所示，可以看出，企業科研單位和大專院校占據了各個領域的主要申請人占比，其次是個人，且由于衛星技術商業化應用較其他領域更多一些，因此衛星有效載荷領域中申請人類型為企業的占比較大。

圖8 中國申請人類型分布

基于上述分析，可以初步看出，在全球申請量方面，專利申請依賴于產業、技術、政策的發展，全球專利申請量和全球主要申請人主要來自于中國、日本、美國，從我國專利申請來看，衛星有效載荷專利方面起步慢、發展迅速，近年來在全球專利市場中占據一定地位，我國的申請人主要為科研院所和高校，科研院所具備產業和技術基礎，高校具有較完備的理論體系，此外，我國的主要申請人還有航天東方紅衛星有限公司，屬于商業航天領域，也反映出我國商業航天的發展，在我國的產業、專利市場中占據一定地位。

3 結語

全球衛星有效載荷技術發展成熟，市場化充分、競爭激烈，對于我國，衛星有效載技術逐步形成了國家隊主導，民營企業相繼進入的行業格局，且我國技術起步晚，發展快，我國相關企業仍需辯證地學習國內科研院所、高校乃至其他國和地區主要創新主體的衛星發展路徑，加速拓展衛星業務。