你可能不知道的无人机领域专利布局研究

你可能不知道的无人机领域专利布局研究

2020-12-21 23:58 Tag: 专利 无人机

一、代际更迭:无人机核心技术的演进

自2009年发端,民用无人机技术经历了3次重要迭代,其核心技术演进可以总结为下图:

民用无人机技术经历了3次重要迭代

1、2009-2012:飞控系统为核心技术

飞控系统为核心技术

2009年左右,一些技术型的航模爱好者自行组装四轴机架并安装无刷电机和桨,通过无线电遥控器的混控程序设定来控制四个螺旋桨的转动速度,实现手动操控四轴飞行器。

2010至2012年,市面推出了APM,DJI的Wookong-M、Naza-M、XAricraft的AHRS等多旋翼控制器,实现具备姿态增稳的飞行控制方式,通过GPS定位系统实现户外定位悬停和自主返航。

APM,DJI的Wookong-M、Naza-M、XAricraft

玩家可通过直接挂置小型运动相机和模拟图传,并通过无线电遥控器操控飞机进行最初级的短距离第一人称视角(FPV)飞行和视频录制,因此2009年至2012年是以飞控系统为核心技术的第一代小型多旋翼航拍无人机时期。

2、2012-2014:无刷云台、WiFi图传、一体机设计

无刷云台、WiFi图传、一体机设计

2012年,DJI发布的全球首款三轴无刷电机直驱云台禅思Z15-5N,利用姿态解析和超高精度无刷电机控制,革命性地解决了由于舵机式云台响应慢、转动不平滑所导致拍摄的视频抖动以及水波纹的问题,开启了多轴无人机真正意义上的航拍时代。2013至2014年,消费类多轴无人机开始全面普及搭载无刷云台和相机的设计,代表的云台是DJI Zenmuse H3-2D,不少厂家的无刷云台则直接采用了国外开源方案。

DJI Zenmuse H3-2D

由于无刷云台结构的限制,飞行器挂载的第三方相机则一直被GoPro占领。2014年,DJI推出了首款将高清广角相机和无刷云台集成的一体机方案:Phantom2 Vision+ ,其同时采用WiFi数字图传,提供远距离和清晰的传输画质。无人机厂商自主研发高清相机并集成到云台,成为了之后的趋势,以一体化为标准的第二代无人机的设计理念逐步得到广泛认同。

第二代无人机

2012年至2014年,以飞控系统为核心技术的基础上,无刷云台、高清广角相机和WiFi数字图传这三大核心技术直接驱动消费类航拍无人机进入第二代远距离高画质航拍无人机。

3、2014-2015: 初级视觉悬停辅助、集成4K相机、全高清图传

初级视觉悬停辅助、集成4K相机、全高清图传

第二代消费类航拍无人机的定义基本上得到所有老牌和新进无人机厂商一致的认同,飞控系统、无刷云台、高清广角相机和WiFi数字图传的设计性能和机体结构匹配都影响着整机操控效果和飞行体验。2014年,DJI 发布了Lightbridge全高清数字图传,实现3公里的高清图像(720P)实时传输功能,相比WiFi,传输距离远2-3倍,环境抗干扰能力更强以及信号传输延时低的优势,Lightbridge的发布可以说是开启无人机高清航拍的时代。

2014年Parrot推出的AR Drone是首款具备超声波加光流传感器实现无GPS定位悬停功能的一体机,超声波加光流的视觉悬停辅助系统可实现室内飞行器精准的定位悬停,大大提高用户飞行安全性, 随后3DR Pixhawk开源飞控也推出光流传感器选配,但需要用户自行开发,因此并没有在开源飞控中广泛应用。

DJI的“悟”Inspire1是全球首款配备4K相机,集成Lightbridge高清图传的一体化设计航拍四轴飞行器,同时配备超声波加光流的视觉悬停辅助系统。

Lightbridge高清

消费类航拍无人机进入高清时代是从2015年DJI的Phantom3 系列开始,配备视觉悬停辅助系统提升用户飞行的安全性,无人机厂商也相继研发出4K超高清相机和视觉悬停辅助系统的一体机。

Phantom3

DJI Phantom3、3DR SOLO、零度 XIROExplorer等无人机纷纷加入GPS跟随功能,提升个人航拍的操控体验。

4、2016: 具备环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统

辅助系统

前三代的消费类航拍无人机在拍摄方式上都是基于用户手动或者借助GPS进行半自动跟随飞行,2014年北美无人机公司推出“AirDog”无人机,主打功能是自动跟随拍摄,虽然依靠GPS的位置跟随效果并不理想,但也为我们引申出第四代消费类航拍无人机所需技术:环境感知并识别周围的障碍物、跟随时自动绕飞、依靠非GPS跟随的方式追踪目标。

2016年CES上Yuneec的Typhoon-H依靠“VICON”动态捕捉系统进行了一次飞机跟踪时主动避障的飞行“演示”,让大家感受到第四代航拍无人机的智能魅力。同年3月,DJI推出Phantom4,并以“欢迎来到机器视觉的时代”为标语,前视双摄像头具备障碍物感知功能,基于图像识别的视觉跟随能够实时自主避障,是全球首款第四代智能视觉无人机。

全球首款第四代智能视觉无人机

视觉悬停辅助的系统组成和处理性能进一步提升,由单一超声波和光流传感器扩展至双超声波加双光流传感器的系统,悬停精度、响应速度和环境抗干扰能力大大提升,降低无GPS飞行时的安全风险。

GPS

二、管窥大疆:如何做好专利布局?

深圳市大疆创新科技有限公司(DJI-Innovations,简称DJI),成立于2006年,是全球领先的无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商,客户遍布全球100多个国家。通过持续的创新,大疆致力于为无人机工业、行业用户以及专业航拍应用提供性能最强、体验最佳的革命性智能飞控产品和解决方案。

1、 专利态势分析

历年专利申请量统计图

图2.1历年专利申请量统计图

结合图2.1进行分析可知,大疆公司从2008年开始申请与无人机技术相关的专利,于2012年到2013年间逐渐递增,并于2014到2015年间达到顶峰,随后,2016年至今又呈锐减趋势,但这里并不排除申请未公开的可能性。

2、IPC分布分析

专利申请IPC分布图

图2.2专利申请IPC分布图

结合图2.2进行分析可知,大疆公司的专利申请主要集中于B64类,飞行器、航空、宇宙航行领域。

3、 发明人分析

发明人分布图

图2.3发明人分布图

结合图2.3进行分析可知,上述136件专利申请涉及发明人共10人,其中:赵涛作为发明人涉及的专利有28件,汪滔作为发明人涉及的专利有22件,赵喜峰和肖文龙作为发明人涉及的专利均有17件,其他发明人均在10件之内。在其研发团队中,核心技术人员为赵涛、汪滔、赵喜峰和肖文龙。

4、专利技术分析

此次分析主要以近一年来大疆于无人机技术领域的专利申请为主,时间界限为2015年5月1日至2016年5月16日,检索专利库为智慧芽中国专利数据库,相关专利文件23件,具体如下表2.1所示:

表2. 1大疆无人机技术领域已申请专利列表

大疆无人机技术领域已申请专利列表

大疆无人机技术领域已申请专利列表

图2.4技术功效图

结合表2.1及图2.4进行分析可以发现,大疆公司对无人机的技术保护较为全面,具体包括图像获取装置及方法、旋翼组件及起落架、飞行监控装置方法及异常防护、云台设计、可移动平台及其控制方法、散热系统、降落方法及系统和农业应用方面。其中,侧重于对无人机的主要组成结构进行保护,如图像获取装置及方法、旋翼组件及起落架、飞行监控装置方法及异常防护和云台设计。

三、何去何从:大疆技术研发趋势预测

1、 新技术研发过程中的专利挖掘及布局

结合表2.1及图2.4,虽然大疆公司对无人机的技术保护较为全面,其主要涉及保护无人机的各部分组成结构,以追求更加结构简化、轻量化、高效散热、安全性能高的飞行器,但是,结构上的改进已经难有较大、较新的改进,也难以成为航拍无人机技术领域的最前沿技术。而已经成为第四代航拍技术前沿的环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统,在已公开的申请文件中,大疆公司仍少有涉及,因此,可先从环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统的新技术进行研发、创新,并进行相关的专利挖掘、布局、保护,以占领在中国航拍无人机技术领域的专利高地,使得企业获得竞争优势。

2、专利技术仿制、改进、规避及组合

可对现有已公开的大疆专利技术进行剖析,拓宽研发思路,进行专利技术的仿制、改进、规避及组合,并挖掘本公司具有专利性的技术。例如,结合图2.4技术功效图,可以考虑从不同技术特征的自由组合,来形成新的技术,例如,将技术特征“驱动装置”与技术特征“飞行控制装置”的结合,实现航向灵活、拆装方便等方面的技术效果;还可以是,在某一技术特征的基础上,拓宽思路,进行创新改进,使其具有新的效果,例如,可通过对技术特征“图像获取装置”的改进,实现在拆装方便、结构简单、轻量化等方面的技术效果;当然,还可以是,以大疆公司对云台设计的保护为例,公告号为CN205045000U的文件中,其保护一种云台、成像装置及无人飞行器,其主要通过快拆结构实现拆装方便,在拆装方式上是不是仍存在有其他的方式,当然,该其他方式需具有一定创新性。

返回
上一篇:关于软件专利的撰写方式分享出来给大家一起探 下一篇:专利行政诉讼的种类及具体事由有哪些