近年商用无人机崛起,举凡运输、农牧、搜救巡检及国防等产业,都可以看到无人机的身影,应用领域相当广泛,成长不容小觑,已成为未来各大产业发展的关键要件,台湾地区经济部智慧财产局近期委托财团法人中卫发展中心及专利检索中心执行《新兴科技产业专利布局分析报告【无人机之智能飞控技术趋势分析】》,针对无人机的智能飞控技术进行专利分析,帮助产业界了解技术整体发展趋势、抢攻无人机的新蓝海商机。
专利检索策略
根据智能无人机之技术概要设定检索策略,本次检索区域为全球,其主要分析区域以中国(CN)、美国(US)、日本(JP)、韩国(KR)、欧洲专利局(EPO)、世界智能财产权组织(WIPO)以及台湾地区(TW)为主,检索时间为2021 年12 月31 日前之公开、公告专利案,使用数据库为全球专利检索系统(Global Patent Search System,GPSS)与Derwent Innovation,检索策略可分为无人机与人工智能两大区块,两者皆采用关键词与分类号作为检索条件[1]。
专利历年申请趋势
本报告透过专利历年申请趋势,可以得知智能无人机相关专利在全球的布局趋势,截止至2021年,智能无人机专利申请总量为3484件,其中专利家族为2667案。
从2012年人工智能算法之深度学习崛起,开始有智能无人机相关专利申请,当年度共有20件;直到2016年AI助长无人机商用发展,美国亚马逊科技(Amazon)发表具有AI智能无人机的原型机,智能无人机开始蓬勃发展,全球专利申请数量较2015年增加一倍多,共有240件。2017~2019年申请数量亦逐年稳步增加,直到2020年智能无人机专利申请急速上升,申请数量共有986件,该年Amazon申请无人机递送包裹获美国联邦航空总署(FAA)核准通过,象征无人机送货的时代已经来临;2021年中国成立「无人机人工智能发展研究院」;2022年台湾地区成立「台湾无人机大联盟(UAS-TAIWAN)」及「亚洲无人机AI 创新应用研发中心」,预期智能无人机相关专利申请将会持续成长。
图一、专利申请趋势图[2](单位:件)
图片来源:TIPO
专利申请地区分析
目前智能无人机专利主要布局地区,前五名分别是中国、美国、WIPO、韩国以及日本,第一名的中国共有1805件,占比过半(约54%),申请数量遥遥领先与其他地区;第二名美国共有628件(19%),其次WIPO为288件(8.7%)、日本为191件(5.8%)以及韩国为125件(3.8%),台湾地区以29件(0.9%)位居第9名。
中国无人机产业相当发达,并在全球积极申请无人机专利,中国企业及学研单位都在布局智能无人机专利,故申请量居首;美国的无人机专利着重于专精领域布局,航天产业和人工智能产业于各自领域申请技术专利,再透过跨业联盟生产智能无人机,在整合型专利申请数量略少一些。
图二、专利申请地区分析(单位:件)
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进一步从时间点来看,2012年至2016年,美国及中国在智能无人机技术处于领先的地位,掌握大量智能无人机专利技术,且美国与中国皆是人工智能技术的领导者;但从2017年中国开始快速成长,甩开其他国家遥遥领先。
2016年AI助长无人机商用发展,各国家/地区智能无人机专利开始显著增加并稳定成长,策略性透过WIPO申请专利的数量也增加;韩国、日本、欧洲三者并驾齐驱,紧随美国之后,尤以韩国专利数量较多。台湾地区智能无人机发展则稍微落后,2014年开始有专利权人布局智能无人机专利,2017年专利数量开始增加,每年维持稳定的专利申请数量。
图三、专利申请地区之申请趋势分析(单位:件)
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智能无人机前十大IPC 分析
透过智能无人机国际专利分类表(IPC)分类进行专利数量之关联性分析,可观测各主要技术分类落点的发展动向,作为后续产业技术发展方向之参考依据。
本报告将智能无人机专利以家族整并后,接着统计前十大IPC 分类号,经由三阶分类号统计出四个主要的技术领域,分别为图像处理(G06K、G06T)1466 件、控制处理(G05D)1099 件、人工智能(G06N)958 件及无人机领域(B64C、B64D)854 件。
在图像处理领域中,又以图像识别技术(G06K9/00)专利数量最多,共有635件,由于无人机的许多人工智能相关任务都在处理图像识别,因此无人机必须能够以感测和收集环境或物体的相关数据,此外,无人机执行图像识别、目标检测、图像分割等任务,均需运用到图像识别、影像分析等技术,才能进行后续的决策任务,因此图像处理的识别技术领域技术为智能无人机之核心技术。而应用电子设备进行识别(G06K9/62)及影像分析(G06T7/00)为第二与第三,分别为603件与228件。
在控制处理领域中,飞行控制系统是无人机的大脑,主要完成飞行姿态控制、导航管理、发动机管理、机载设备管理系统监管等多项飞行任务,对无人机的安全性至关重要,针对无人机三维之位置或航向的同时控制(G05D1/10)技术共有675 件,而针对无人机的路径高度姿态控制(G05D1/00)及单纯针对无人机姿态控制(G05D1/08)为第二与第三,分别为257件与172件。
无人机要完全实现自主飞行,必须引进人工智能技术,而人工智能技术的核心是神经网络,在人工智能领域的专利申请中,主要针对神经网络模型建构(G06N3/04)技术共有496件,神经网络学习(G06N3/08)技术共有462件,是智能无人机重要之分类号。
在无人机领域中,主要是具有特殊用途的智能无人机(B64C39/02)共有639件,用以执行巡检、追踪、物流等各项任务;另无人机上的摄影机(B64D47/08)相关技术共有462件。
图四、前十大IPC 分析(单位:件)
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前十大专利权人分析
目前智能无人机专利主要由能源公司、电子科技以及学研单位所持有,由于中国政策积极推动无人机发展,对于专利布局也相当重视,因此在前十大专利权人中,中国专利权人就占九个,其中国营事业和学研单位就占八个;美国企业亚马逊科技则排名第五。
在能源公司部分,中国国家电网持有91案、广东电网有62案,主要业务皆为电网建设以及相关供电营运,两者兼具有庞大幅员辽阔的电力电网系统,因此积极开发智能无人机来巡检电力电网系统,透过智能无人机自动目标检测,实时自动维护,减少巡检所需的大量人力成本。电子科技则有深圳大疆科技(81案)、中国电子科技(21案)。深圳大疆科技为全球民用无人机及航拍技术领导者,以往布局非智能无人机专利居多,近年亦逐步跨入智能无人机专利布局。
学研单位在智能无人机专利布局具有举足轻重的地位,且专精于人工智能算法的研究开发,其中以北京航空航天大学案数最多(80案),其次为南京航空航天大学57案、西北工业大学49案、天津大学36案及北京工业大学26案。
除了中国之外,前十大专利权人只有美国亚马逊科技入榜,共有61案排名第五,亚马逊科技专司无人机物流,2016年即发表具有AI智能无人机的原型机,为智能无人机的先驱者。
图五、前十大专利权人分析(单位:案)
图片来源:TIPO
台湾地区无人机专利之申请趋势
分析台湾地区无人机专利申请概况,与智能无人机相关之申请数量共有29件,外国专利权人仅3位,尚未见全球主要专利权人大举布局之迹象,专利申请的主流趋势为「目标检测/辨识/跟踪」、「飞行控制/调整」及「导航/路径规划」;主要的产业应用为「巡检/监测/检测」(20%)、「农业」(12%)及「民用」(12%);整体来看,台湾地区智能无人机相关专利数量不多,尚有很大的布局空间。
由申请趋势可看出,2014年开始有专利权人布局智能无人机专利;2017年智能无人机专利较2016年大幅增加,申请数量为7件;2018年至今,申请数量维持5~6件。由专利申请人分析,显示台湾地区申请人申请数量为23件,占约79%,外国申请人申请数量为9件,占约21%;台湾地区智能无人机获证专利为20件,台湾地区申请人获证数量为17件,外国申请人获证数量为3件。
由专利权人分析专利权人其所属产业,其中学研单位占35%、电子科技占30%、自然人占25%,台湾地区学研单位向来钻研于人工智能程序语言开发撰写,像是阳明交通大学、长荣大学、虎尾科技大学,在智能无人机皆有研究,其中虎尾科技大学还成立「亚洲无人机AI创新应用研发中心」;台湾地区电子科技代表有经纬航天科技,于2016年开始投入智能无人机研究与开发,为台湾地区业界研发智能无人机的先驱者。
图七、台湾地区专利之申请趋势概况分析(单位:件)
图片来源:TIPO
延伸阅读:
- 无人机市场飞起来!2025年全球无人机产业应用趋势
数据源:
- 2022/10/20,台湾地区经济部智慧财产局,「无人机之智能飞控技术之产业专利分析」。
备注:
- 本报告关键词部分以无人机与人工智能相关同义词/衍生字,分类号以B64C、B64D、G05D、G06K、G06T、G06V、G06N、G06F、Y10S 等相关分类号,基于无人机与人工智能的检索条件组合之检索策略及人工整理,筛选出与无人机之智慧飞控技术相关专利申请数量共3484 件,其中专利家族为2667 案,如表5 所示无人机之智慧飞控技术之检索策略。
- 专利申请量为将专利透过申请号整并后之专利数量。
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作者: |
吴碧娥 |
现任: |
北美智权报主编 |
学历: |
(台湾)政治大学新闻研究所 |
经历: |
北美智权报资深编辑
骅讯电子总经理室特助
经济日报财经组记者
东森购物总经理室经营企划 |
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