基于专利视角的车载导航软件升级技术分析与研究

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　　摘  要：车载导航系统利用车载GPS配合电子地图对驾驶员进行路线导航，它能方便且准确地告诉驾驶者去往目的地的最短或者最快路径，是驾驶员的好帮手。现有技术中对导航系统需要进行不间断地升级，尤其是在地图发生了改变的情况下，要不定期进行更新，软件更新技术显得尤其重要，因为这关乎整个导航系统是否给出了精准、高效的路线推荐、导航等功能。文章从专利视角出发，以车载导航系统软件升级的相关专利申请作为研究对象，对专利申请趋势、国别分布、主要申请人、专利技术分支等进行了重点研究。
　　关键词：车载汽车导航;地图软件;应用升级更新
　　中图分类号：U463.6 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0032-03
　　Abstract： The vehicle navigation system uses the vehicle GPS combined with the electronic map to navigate the route of the driver. It can conveniently and accurately tell the driver the shortest or fastest path to the destination， and it is a good helper for the driver. In the existing technology， the navigation system needs to be upgraded continuously; especially when the map has changed， the software update technology is particularly important if it is not updated regularly， because it is related to whether the entire navigation system provides accurate and efficient route recommendation， navigation and other functions. From the perspective of patent， this paper takes the patent application related to the software upgrading of vehicle navigation system as the research object， and focuses on the trend of patent application， country distribution， main applicant， patent technology branch and so on.
　　Keywords： vehicle navigation; map software; application upgrading and updating
　　1 概述
　　近年來，汽车导航系统的发展非常迅速。车载导航具有GPS全球卫星定位系统功能，具有自动语音导航、最佳路径搜索等功能，且通常情况下甚至还集成办公、娱乐功能。由于这些优势，近年来，汽车导航技术在汽车电子领域中异军突起，成为了该领域中一个极具发展潜力的研究分支，相应地，关于该技术的专利申请也不断地增多，从各方面的迹象均可发现，在今后的一段时间内，汽车导航技术将会引起更多企业的关注并对其进行研究。
　　本文以车载导航系统软件升级专利为基础，对该技术方向的专利申请进行了全面的统计分析，从专利文献的视角分析了技术发展状况以及发展规律，对汽车导航技术未来的研究方向有一定的借鉴意义。
　　2 车载导航技术原理及现状
　　上世纪七十年代末的车载定位导航通过推演和测算运行轨迹以及地图的配比去确定车辆的具体位置以及如何到达这个位置。然而，这个方法实现起来比较困难，准确率也不高。九十年代后期，IT行业技术不断更新、人造卫星技术也逐渐成熟，而且通讯设施也在逐步发展，从而发明出了卫星定位系统。
　　现有的车用导航系统主要由导航主机和导航显示终端两部分构成。主机中内置的GPS天线会接收GPS卫星所传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。导航主机将通过GPS卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置。在此基础上，将会实现行车导航、路线推荐、信息查询等多种功能。车载导航系统涉及如下几个核心要素：车载导航卫星信号、车载导航信号处理、车载导航地图数据、地图索引的文件构成等。
　　社会技术的需要，促使近年来车载导航系统飞速发展并且逐步成熟，很多国外的导航生产厂商连续不断地开发出让世人眼前一亮的车载导航系统，不仅提高了定位的精准度，其所具有的功能也越来越强大。例如国外出色的车载导航系统GARMIN。GARMIN是现有规模最宏伟也是最专业的导航型GPS生产厂家，其支持语音操作、可以车载使用的导航设备，可以智能化选择道路、也可以进行语音导航操作、也能进行搜索查找，其中含有世界地图，甚至每一个国家能够驾车行驶或者乘船行驶的场所都有记载，其中涵盖了30条线路以及2000多个航迹点。
　　3 专利趋势及分布分析
　　3.1 专利申请趋势分析
　　对检索结果进行了统计分析，得到如图1所示的车载导航系统软件升级技术专利的申请趋势。
　　从图1中可以看出，早在2000年前国外就陆续有关于车载导航系统软件升级的申请出现，但经历了比较长的萌芽期，一直到2004年全球的专利申请量还是处于一个较低的水平。2004-2010年专利申请量有了稳步的提高，年度申请量在20件左右。2010年开始，专利申请量开始有所回落，一直到目前的2017年，其申请量都是在趋于减小的水平。从他国申请量的趋势图中可以分析得到，该项技术在国外起源较早，在2010年该项技术成熟之后，申请量有所下降。 　　相对于国外，我国关于车载导航系统的软件升级的申请起步较晚，一直到2000年才有了第一件专利申请，但我们国家关于该领域的发展是迅速的，在经历了较短的萌芽期（2001-2005年）之后，专利申请量开始迅速增长。2010年开始，中国的申请量就已经是占据了全球申请量的一半以上，特别是在2016年的申请量已经达到了80件，远超国外专利的申请量。
　　根据国内外关于申请量的变化曲线可知，目前该项技术在国内正处于快速增长期，分析认为这是国内在该技术领域内正在迎头赶上，在国外对该项技术热度有所减退的情况下，国内仍保持有一定的申请热度。随着近几十年计算机科学技术以及网络技术的发展，人们对于生活的便利性要求越来越高，该领域也愈加受到各研究者的关注，并且，该技术方向也蕴含着发展潜力，具有较高的市场价值，可以预期，该方向的技术还有很大的改进空间，专利申请量在近期也会大幅度的提高。
　　3.2 专利申请分布情況
　　对专利权人进行国别标引，数据分析结果如图2所示。从图2中明显可知，专利申请量集中在中国、日本、美国和欧洲这几个国家/地区。结合图1可知，中国虽然起步较晚，但专利申请量在2010年之后迅速增加，经过这几年的发展，该领域的专利申请总量已经超过全球申请量的一半。日本和美国对该领域研究较早，而且近几年的专利申请量一直在稳步发展中，占据了国外申请量的大部分，欧洲以及韩国的发展则紧跟美国之后。
　　3.3 专利申请人分析
　　车载导航系统是多学科的交叉，而且在实际生活中有较大的应用前景，国内外的许多公司都已经关注该领域，并且基于此提出了专利申请。基于所检索到的结果分析，大部分的申请人是公司，只有少数是高校申请和个人申请。虽然申请人以公司为主，但该领域的专利申请人中所涉及的公司较多，大部分公司都是只有少数量的申请，即专利申请人的集中度不高。
　　图3所示的是全球申请量前12名的分布情况。相对而言，日本和韩国的专利申请集中度较高。其中，日本对该领域的研究起源较早，主要有如上图所示的多家公司针对该领域提出了多件申请，前12名的公司中有多家属于日本公司，另外美国、韩国也占有一定比例，由此可见日本在该技术领域中占有绝对的优势。而且，中国的早期专利申请中很多是日本公司所提出来的。
　　中国虽然相较于日本和美国、韩国，发展起步较晚，但发展的势头迅速，特别是上海博泰悦臻电子设备制造有限公司和吉利公司，见图4，都对该领域进行了多方面的研究，其申请量正在追赶日本的多家公司。
　　国内的申请量较大的多家公司中，以汽车服务类型企业为多数，其中不乏一些较为知名的专业做汽车导航的公司，例如，北京四维图新科技股份有限公司、深圳市赛格导航科技股份有限公司、深圳市凯立德科技股份有限公司等等。
　　图5所示为国内申请的省级分布图，从图中可以看出，广东省占比最大，其次为北京以及江苏等，这些省份均属于东部沿海省份，科技企业较多，在该技术领域中申请量也较大。尤其是广东省，包括了广州市以及深圳市的多家企业，例如深圳市赛格导航科技股份有限公司、深圳市凯立德科技股份有限公司等等。
　　综上分析，车载导航作为一个重点涉及汽车电子、地理地图、计算机和通信的交叉学科，具有广泛的应用价值，全球有多个公司对该技术分支进行了研究，所参与的公司数量很多，目前还没有特别明显的龙头企业，但很明显的，多个大公司也越来越重视该领域的发展，在各技术分支上进行研究。
　　4 发展脉络及趋势
　　如上节所描述的那样，无论是从全球来看，还是通过国内的统计分析，车载导航系统以及导航系统的软件升级均属于研究热点与重点，从技术发展脉络的角度来看，车载导航系统基本经历了如下发展阶段：第一阶段：非实时更新;第二阶段：实时更新;第三阶段：差分更新;第四阶段：实时路况信息更新;第五阶段：主动增加路线式更新。技术的演进过程充分证明了车载导航系统的功能愈加强大，且结合GPS以及5G等新的通信技术，车载导航系统必然在响应快速性、实时更新性等诸多方面表现的会越来越好。
　　综合来看，GPS导航系统将会变成一个全面性的服务终端，兼有导航、休闲娱乐、通讯和传递信息等服务功能。今后的主要发展走向就是将车载GPS导航技术和汽车电子技术巧妙地结合起来。 并可能具有如下的发展趋势：
　　（1）实时化
　　车载GPS技术可以每时每刻发布最新的动态交通状况、驾驶员的驾驶情况，还可以观看影片、记录倒车情况，而且在车上还能打电话、用电脑办公并且还有网络覆盖，实现信息终端实时化。
　　（2）多样化
　　车载GPS导航系统还能够使汽车防止被盗，而且还能够了解被盗车辆的所在方位以及有没有被转移到其他位置等。而且还可以研发出其他功能，比如说用手机就可以操作导航系统、存入一些信息或者了解周边新闻。
　　（3）融合化
　　在线导航服务的重心可以不再是单纯的导航，还可以支持查看地理位置、周边环境、了解实时资讯以及更深层次的消息。
　　5 结束语
　　本文在相关专利文献的基础上，从诸多角度对车载导航系统尤其是该技术领域中导航软件升级这项技术进行了分析阐述。随着信息技术以及移动互联网的发展，该技术的应用范围以及应用场合也在逐步扩大与增多。导航系统软件的升级，是实现车载导航的关键，目前各种新式的升级技术也在这个基础上逐步创新与发展，实现了汽车电子的全方位发展。
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