激光雷達技術的專利分析

摘要：伴隨著智能汽車的快速發展，逐漸被廣泛使用的激光雷達技術也在快速發展。鑒于此，基于專利數據分析挖掘，探究激光雷達技術發展歷程，分析了激光雷達技術的全球及國內專利申請趨勢、主要申請人、申請地域，可為我國激光雷達產業的發展提供一些參考。

關鍵詞：激光雷達；專利分析；智能汽車

中圖分類號：TN958.98? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2024）12-0082-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.12.021

0? ? 引言

激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號（激光束），然后將接收到的從目標反射回來的信號（目標回波）與發射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關信息。激光雷達是一種可以精確、快速獲取目標三維空間信息的主動探測技術。三維成像激光雷達作為一種主動成像系統，與被動成像系統相比，具有可獲得高精度距離信息以及不受光照條件限制的優勢；與微波成像系統相比，具有角分辨力高、測量精度高、抗干擾能力強以及系統易小型化的優點；在目標識別、分類和高精度三維成像及測量方面有著獨特的技術優勢，因而被廣泛應用于軍事、航空航天以及民用三維傳感等領域[1]。

智能網聯背景下，電動汽車不再是單純的交通工具，網聯信息以及激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、定位及導航裝置等各類車載傳感器，將為車輛提供全方位的信息交互、共享和狀態感知能力[2]。其中激光雷達由于其自身具有的優勢，已經成為智能汽車技術中至關重要的高精度傳感器，而核心技術創新仍是當前階段智能網聯汽車加速發展的關鍵[3]。伴隨著智能汽車的快速發展，逐漸被廣泛使用的激光雷達技術也在快速發展。本文基于專利數據分析挖掘，探究激光雷達技術發展歷程，可為我國激光雷達產業的發展提供一些參考。

1? ? 全球專利申請情況

1.1? ? 申請趨勢分析

激光雷達技術的發明專利申請趨勢如圖1所示。由于發明專利申請的公開在時間上存在一定的滯后性，因此2022—2023年的專利申請數量未能統計完全，數量有所減少。

由圖1可知，申請量總體上逐年呈上升趨勢，每年專利申請量的變化趨勢可以細化分為以下幾個階段：

1）技術萌芽期：2000年以前，激光雷達技術研究工作剛剛起步，發展較慢，專利的申請數量極少，呈現出一種十分緩慢的增長形勢。這一時期專利申請主要集中在日本，申請人涉及電子信息、汽車電子等技術領域，具有代表性的企業有三菱電機、日產汽車、日本電氣、豐田汽車等，這得益于當時日本在電子技術領域技術較為先進。

2）平穩發展期：2001—2014年，電子技術不斷發展，汽車技術不斷進步，家用轎車逐漸普及，這都促進了激光雷達技術的發展，全球專利申請量逐年增多，卻發展平穩，并未得到快速發展。在眾多申請人中，全球最大汽車供應鏈企業——博世公司在申請量上處于明顯優勢地位。日本電裝、德國大陸公司也都加入到激光雷達的研發中。

3）高速發展期：2015年至今，激光雷達的全球專利申請量呈現出高速增長態勢，增長曲線急劇陡峭，時至今日仍然是其發展的高速期。隨著信息通信技術、大數據、云計算以及人工智能技術的發展，搭載了先進傳感系統、決策系統、執行系統的智能汽車得到了快速發展，其中先進傳感系統中的激光雷達也得到了快速發展。這一時期具有代表性的申請人主要有博世公司、谷歌母公司Alphabet旗下自動駕駛汽車企業Waymo以及深圳市速騰聚創科技有限公司。

1.2? ? 主要申請人申請量分布

圖2為2015—2023年高速發展期激光雷達全球專利申請的主要申請人的申請量排名情況，其中申請量最多的為博世公司，排名第二的是谷歌母公司Alphabet旗下自動駕駛汽車企業Waymo，排名第三的是深圳市速騰聚創科技有限公司。

從申請量排名前十位的企業來看，既包括汽車電子供應商博世公司、三星電子，也包括傳統汽車公司通用全球技術、福特全球技術、現代汽車、戴姆勒公司，還包括智能駕駛提供商Waymo、華為；而速騰聚創是一家智能激光雷達系統科技企業，通過激光雷達硬件、感知軟件與芯片三大核心技術閉環，為市場提供自動駕駛激光雷達環境感知解決方案；大疆則是全球領先的航拍無人機科技公司，激光雷達的應用使其能夠出色地完成避障和自動飛行任務功能。

激光雷達技術屬于重點前沿科技，主要應用于智能汽車領域，同時在無人機領域及其他機器人領域也有巨大潛力；不論是傳統的汽車電子供應商、汽車企業還是智能駕駛供應商，都加入了激光雷達領域的角逐，同時也孕育出專門提供自動駕駛激光雷達環境感知解決方案的公司，可見激光雷達技術的研究已經呈現百家爭鳴、百花齊放的繁榮景象。

我國在激光雷達技術領域處于重要地位，但與國外科技巨頭相比還有差距，未來仍需持續加強在激光雷達技術上的科研投入，加強激光雷達技術研究成果在多種應用領域的轉化。

1.3? ? 申請區域分布

圖3為2015—2023年高速發展期激光雷達全球專利申請區域分布，該技術專利申請量排名前五位的國家/地區/組織分別是中國、美國、WIPO、德國和韓國。其中，中國、美國在這一領域的專利申請數量遠高于其他國家/地區/組織，占比為68.93%，主要原因是美國的汽車技術、電子技術發展成熟，同時人工智能發展較早，智能汽車、激光雷達發展的土壤肥沃、基礎扎實；而近年來，我國對智能汽車發展的重視，我國企業對知識產權保護認知的不斷提升，使得我國智能汽車、激光雷達發展勢如破竹，各大企業競相追逐，力爭在智能汽車這一新興領域實現彎道超車。

2? ? 中國專利申請情況

2.1? ? 中國專利申請趨勢

中國專利申請中激光雷達發明專利申請量趨勢如圖4所示。從圖中可以看出，激光雷達技術從1994開始出現國內專利申請，1994—2002年，專利申請數量較少，屬于技術萌芽期；2003—2010年屬于平穩發展期；2011—2015年屬于低速發展期；2016年至今屬于高速發展期，其間國內專利申請數量快速增長，增長曲線急劇陡峭。由此可知，中國專利申請量與全球專利申請量變化趨勢基本一致。

2.2? ? 中國專利申請人分布

圖5為2016—2023年高速發展期激光雷達中國專利申請的主要申請人的申請量排名情況，可以看出研究力量主要分布在科技企業和高校中。其中高校主要有浙江大學、北京理工大學和清華大學，這得益于這些高校對于激光雷達方向的研究，比如浙江大學的劉東教授主要研究環境激光雷達。

在前十名的申請人中外國企業僅有一家——博世公司，國內速騰聚創、禾賽科技、華為、鐳神智能、大疆、萬集科技等企業憑借各自的優勢，群雄逐鹿，市場競爭十分激烈。除大疆外，其他各公司的激光雷達均主要應用于車輛。

可見，在激光雷達專利申請中，中國主要企業和高校的專利申請總量遠遠高于國外企業，說明在國內的激光雷達技術領域，中國企業和高校在市場競爭中占據主導地位，已形成頗具規模的激光雷達產業，促進了我國激光雷達的快速發展以及智能汽車的產業升級。

2.3? ? 中國專利申請各省市申請量分布

如圖6所示，從中國專利申請的各省市申請量分布來看，最多的是北京市，申請量有4 940項專利，主要申請人有北京理工大學、萬集科技、清華大學等；緊隨其后的是廣東省，有4 757項專利，主要申請人有速騰聚創、華為、鐳神智能、大疆等；之后分別為江蘇省、上海市和浙江省，代表申請人分別為東南大學、禾賽科技和浙江大學等。

3? ? 結論

本文分析了激光雷達技術的全球及國內專利申請趨勢、主要申請人、申請地域，通過分析可以看出：激光雷達技術目前正處于快速發展時期，全球以及中國申請量快速增長；國內激光雷達高科技企業也在快速發展，這得益于國內智能汽車的飛速發展，但國內高科技企業對于全球專利布局不夠重視。因此，國內企業應當抓住智能汽車和激光雷達快速發展這一機遇，勇于迎接挑戰，找準激光雷達發展趨勢，不斷加大激光雷達技術研發投入，提高專利申請質量，同時重視國外專利申請，加強全球戰略布局。

[參考文獻]

[1] 王海峰.激光雷達測距技術在無人駕駛場景中的專利布局研究[J].數碼設計（上），2021，10（5）：374.

[2] 申永鵬，袁小芳，趙素娜，等.智能網聯電動汽車節能優化控制研究進展與展望[J].自動化學報，2023，49（12）：2437-2456.

[3] 馬艷.智能網聯汽車發展亟待構建完善產業合作生態[N].中國工業報，2023-10-13（003）.

收稿日期：2024-02-21

作者簡介：王贊（1988—），男，天津人，知識產權師，研究方向：電子與通信技術。