王靜，林明昆

(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

自主式水下滑翔機（Autonomous Underwater Glider，AUG）是一種新型的海洋環(huán)境水下觀測平臺，在航行時通過浮力調節(jié)系統控制其不斷進行浮力變化和重心調節(jié)來實現螺旋狀前進，不需要額外的動力驅動裝置[1]，且自身體積較小，難以被探測，因此AUG 隱蔽性強，可用于水下目標預警與探測，有效提高海洋環(huán)境的空間和時間測量密度。AUG 搭載水聲通信、無線通信和衛(wèi)星通信等設備，可作為通信網絡節(jié)點實施中繼通信，多臺AUG 組網后形成編隊能夠同時獲取海洋中不同位置的信息，可充分發(fā)揮優(yōu)越的高時空分辨率觀測能力、提高適應范圍[2]，在海洋環(huán)境立體觀測網中發(fā)揮不可替代的作用，是當前海洋水體自主觀測的新型裝備，多用于軍事海洋監(jiān)測，在海洋科學研究和海洋調查以及海洋安全需求方面同樣具有巨大的市場潛力[3-5]。

由于自主式水下滑翔機的軍事應用和各國之間的技術封鎖，導致目前公開的專利數量十分有限，尤其是AUG 導航技術、水聲通信和組網技術，這3 個分支的技術發(fā)展直接制約了我國AUG 技術的應用范圍和使用效果，但依據其技術領域、功能效果和關鍵技術，可以將其研究范圍擴展至通用的水下航行器中，通過對廣義的水下航行器領域（以下稱為擴展領域）公開的導航技術、水聲通信和組網技術的專利技術研究來輔助解決AUG 目前存的技術難點，以便于克服目前的技術壁壘。本文將AUG 自有領域與擴展領域中導航技術、水聲通信技術以及組網技術的專利申請進行多角度對比分析，以探索其技術共性和可轉化的可行性。

本文通過CNABS、VEN 等專利摘要數據庫以及CNTXT、USTXT 和EPTXT 等專利全文數據庫，經過檢索、去噪、去重、清理、驗證、標引等數據處理過程，得到數據分析樣本全球專利申請AUG 自有領域71 項、擴展領域1 581 項，檢索文獻的公開日或公告日均截止于2018 年12 月31 日。

1 全球專利申請趨勢對比

1）導航技術

AUG 自有導航技術的專利申請在擴展領域的快速發(fā)展期才開始起步，專利申請量趨于穩(wěn)步增長，并未受到擴展領域2016 年后專利數量回落的影響。如圖1所示，AUG 導航技術首項專利申請起于2011 年，較擴展領域晚20 年，而此時擴展領域的導航技術正處于快速發(fā)展的節(jié)點；導航技術在擴展領域的快速發(fā)展也帶動了AUG 自有專利數量的增長，2016 年之后擴展領域專利申請量有所回落，而自有領域的申請量持續(xù)增長，受擴展領域影響不大。

圖 1 AUG 導航技術自有與擴展領域全球專利申請趨勢對比Fig. 1The comparison of global patent application trends in navigation technology

2）水聲通信技術

水聲通信技術在擴展領域的研究起點為3 個分支中最早，自有領域在擴展領域的快速發(fā)展期才開始起步，專利申請量增長幅度相對擴展領域差距較大。如圖2 所示，AUG 水聲通信技術首項專利申請起于2006年，與擴展領域的起點相距最遠，達50 余年，而此時擴展領域的水聲通信技術處于波浪式快速發(fā)展的起點；擴展領域的發(fā)展速度遠超自有，專利數量也大大高于自有，由此可知，AUG 水聲通信技術還具有廣闊的發(fā)展空間，擴展領域水聲通信技術為AUG 水聲通信技術提供了堅強的技術支撐。

3）組網技術

AUG 組網技術自有專利申請同樣是在擴展領域的快速發(fā)展期開始起步，自有專利申請量變化不大，而擴展領域申請量迅速增長。如圖3 所示，AUG 組網技術在2013 年才出現首項專利申請，較擴展領域晚10余年，此時擴展領域的組網技術已經有充足的技術儲備；自有整體申請量變化不大，各研究機構對于組網技術在AUG 中應用的專利技術成果較少。

圖 2 AUG 水聲通信技術自有與擴展領域全球專利申請趨勢對比Fig. 2The comparison of global patent application trends in underwater acoustic communication technology

圖 3 AUG 組網技術自有與擴展領域全球專利申請趨勢對比Fig. 3The comparison of global patent application trends in networking technology

2 主要申請人對比

1）導航技術

東南大學最注重導航技術在AUG 中的應用，哈爾濱工程大學、中國科學院沈陽自動化研究所對導航技術在AUG 中的應用重視程度不足。如圖4 所示，在AUG自有和擴展領域均有專利申請的申請人共計11 位，其中東南大學在這2 個領域共有專利申請的數量最多，其次為浙江大學、US NAVY、中國海洋大學，由此可知，東南大學、浙江大學、US NAVY、中國海洋大學在研究擴展領域導航技術的同時也注重其在AUG 中的應用，其中東南大學對AUG 導航技術的研究更加深入，更易于將擴展領域的導航技術應用于AUG；哈爾濱工程大學在擴展領域的專利申請量最大，而自有申請量僅為1 項，中國科學院沈陽自動化研究所在擴展領域的專利申請量也相對較多，自有申請量為0，二者對導航技術在AUG 中的應用重視程度不足。

2）水聲通信技術

哈爾濱工程大學、天津大學將水聲通信技術在AUG 中得到了一定的應用，中國科學院聲學研究所對該技術在AUG 中的應用重視程度有所欠缺。如圖5 所示，在AUG 自有和擴展領域均有專利申請的申請人共計10 位，其中哈爾濱工程大學、天津大學在這2 個領域共有專利申請的數量最多，更易于將擴展領域的水聲通信技術應用于AUG；中國科學院聲學研究所在擴展領域的專利申請量最大，而自有申請量僅為1 項，其對水聲通信技術在AUG 中的發(fā)展重視度有所欠缺。此外，US NAVY 在水聲通信技術的專利申請全部分布在擴展領域，并未對AUG 的水聲通信進行專利公開，其原因與AUG 的技術封鎖相關。

圖 4 AUG 導航技術自有與擴展領域主要申請人對比Fig. 4The comparison of main applicants of navigation technology

圖 5 AUG 水聲通信技術自有與擴展領域主要申請人對比Fig. 5The comparison of main applicants of underwater acoustic communication technology

3）組網技術

天津大學、哈爾濱工程大學將組網技術在AUG 中得到了一定的應用，河海大學、西北工業(yè)大學對該技術在AUG 中的應用重視程度有所欠缺。如圖6 所示，在AUG 自有和擴展領域均有專利申請的申請人共計5 位，其中哈爾濱工程大學、天津大學在這2 個領域共有專利申請的數量最多，更易于推動AUG 的組網技術的發(fā)展；河海大學、西北工業(yè)大學在擴展領域的專利申請量較大，但在自有的專利申請量為0，在AUG組網技術的研究有所欠缺。

圖 6 AUG 組網技術自有與擴展領域主要申請人對比Fig. 6The comparison of main applicants of Aug networking technology

3 主要來源地對比

1）導航技術

自有和擴展領域的導航技術專利申請量主要來源于中國。如圖7 所示，同時在自有和擴展領域進行專利申請的申請國僅有5 個，分別中國、俄羅斯、美國、韓國和加拿大；中國在自有和擴展領域的專利申請量均最多、但二者數量差距也最大，可知導航技術的專利技術主要掌握在中國手中，擴展領域技術可對我國AUG 技術的發(fā)展提供豐富的技術來源，我國導航技術在AUG 中的應用還有很大的發(fā)展空間。此外，美國在自有和擴展領域的申請量差距也相對較大，而日本并未對自有的導航技術提出專利申請。整體而言，導航技術在自有領域數量較少的原因也可能是由于其技術未公開。

圖 7 AUG 導航技術自有與擴展領域主要來源地對比Fig. 7The comparison of main sources of navigation technology

2）水聲通信技術

自有和擴展領域的水聲通信技術專利申請主要來源于中國。如圖8 所示，同時在自有和擴展領域進行專利申請的申請國僅有4 個，中國在自有和擴展領域的專利申請量均最多、但二者數量差距也最大，可知水聲通信技術的專利技術同樣主要掌握在中國手中，擴展領域技術對我國自有的發(fā)展提供強有力的技術支撐，中國AUG 水聲通信技術也有很大的發(fā)展?jié)摿?。此外，美國在自有和擴展領域的申請量差距也相對較大，俄羅斯僅在自有有專利申請，日本并未對自有的導航技術提出專利申請。

圖 8 AUG 水聲通信技術自有與擴展領域主要來源地對比Fig. 8The comparison of main sources of underwater acoustic communication technology

3）組網技術

自有和擴展領域的組網技術專利申請同樣主要來源于中國。如圖9 所示，由于自有的組網技術全部集中于中國，因此導致了同時在自有和擴展領域進行專利申請的國家僅有中國；韓國、美國、日本對組網技術的研究雖未涉及自有，但其研究成果同樣對AUG 的組網使用具有重要的借鑒意義。

4 結 語

通過對AUG 自有與擴展領域技術對比分析，3 個分支的自有專利申請均在擴展領域的快速發(fā)展期才開始起步，擴展領域專利技術的申請量也遠大于AUG 自有領域，其專利技術數量、發(fā)展時間均優(yōu)于AUG 自有領域的技術發(fā)展，能夠提供豐富的技術來源。在主要申請人方面，哈爾濱工程大學、中國科學院沈陽自動化研究所、天津大學、河海大學在這3 個分支的發(fā)展具有較大的潛力，更有望早日突破技術瓶頸。除中國外，美國技術成果相對較多，具有較大的借鑒意義；針對目前發(fā)展狀況而言，AUG 在這3 個分支的研發(fā)狀態(tài)還具有廣闊的發(fā)展空間。關于我國專利布局而言，在國外布局的專利數量十分稀少，建議對可公開的技術加大國外布局力度，盡早占領市場，更有利于今后的AUG 技術發(fā)展和市場應用。

圖 9 AUG 組網技術自有與擴展領域主要來源地對比Fig. 9The comparison of main sources of networking technology