此文为北京市人工智能专利产业创新中心《物联网产业技术与专利系列研究报告》之四，后续将定期发布物联网其他几项核心技术与专利研究报告，敬请关注。
每一个人，每一件物品，在这个地球上都有一个空间位置信息，这就是定位，它很重要，我们靠它来找到这个人或这件物。
自从有人类文明开始，地图就被发明出来，用于标示位置信息。但是，因为技术手段的落后，人们只能通过参照物来“佛系”定位。后来，有了罗盘、指南针，人类的定位能力不断进步，定位的精度也不断提升。
进入物联网时代，我们都在说“万物互联”，那么，物在哪里，你总要知道的吧?大到航海航空、测绘救灾、军事国防，小到车辆导航、物流跟踪、交通管理，都离不开定位。所以，在物联网时代，定位技术得到前所未有的重视和发展。
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定位正在从室外走向室内
蓝牙定位、红外定位、RFID射频定位、超声波定位、Zigbee定位、UMB定位，这些短距离的室内定位技术，随着物联网的发展也在各种应用场景快速发展。
定位，我们通常按使用场景，分为室内定位和室外定位。
我们先来说说用得最多的室外定位。目前最主流的室外定位方式有两种：卫星定位和基站定位。
卫星定位，是利用人造地球卫星进行点位测量的技术，也是目前使用最为广泛、最受用户欢迎的定位技术。它的特点非常突出，就是精度高、速度快、使用成本低。但是，目前世界上只有少数国家，具备建设和维护卫星定位系统的能力。如美国的GPS，中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)。此外，还有日本的准天顶系统(QZSS)和印度的IRNSS。
卫星定位图
基站定位的原理和雷达有相似之处。雷达定位大家都知道，就是发射雷达波，根据目标的反射，进行空间位置测算。基站定位的话，基站就相当于是一个“雷达”。通常，在城市中，一部手机会在多个基站的信号覆盖之下。手机会对不同基站的下行导频信号进行“测量”，得到各个基站的信号TOA(到达时刻)或TDOA(到达时间差)。根据这个测量结果，结合基站的坐标，就能够计算出手机的坐标值。
基站定位图
事实上，像GPS这样的定位技术，虽然精度高，但是有一个明显的缺点，就是无法穿透建筑物，不能实现室内定位。
但是，人们对室内定位是有强烈需求的。例如地下车库，人们经常会忘记自己的车停在哪里。此外，在大型商场人流较多，找人会存在困难，小孩走失的话，也会需要定位。在工业方面，也有定位需求，例如厂房内的生产线跟踪，资产管理等。
对于这种室内定位需求，我们应该采用什么样的定位手段呢?
其实，任何一种通信技术，本身都会带有定位功能。比如基站定位和Wi-Fi定位，本身都是通信技术，通过测量时间差，都能够进行位置测量。所以，短距离通信技术有哪些，室内定位技术，就有哪些。
例如，蓝牙定位、红外定位、RFID射频定位、超声波定位、Zigbee定位、UMB定位，全部都属于室内定位技术。Wi-Fi定位，其实也一样适用于室内。
蓝牙定位网组
另外一个比较受欢迎的室内定位技术，是UWB超宽带。超宽带(UWB)定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。由于UWB技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，前景也是相当广阔。
UMB室内定位技术
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中国授权专利全球第一
全球共有30132件授权的定位跟踪发明专利，中国占34%，美国占27%，欧洲占13%，日本占11%，基本形成了以中美为第一梯队，日本和欧洲为二梯队的全球市场布局。
从授权发明的数量来看，中国已经超过美国，在涉及到定位跟踪的具体地应用场景，比如超市、医院、停车场等室内定位以及全球定位系统等的专利申请。中国年申请量增长极快，这将导致两者之间在定位跟踪技术领域的专利量差距进一步增大。
精确的室内定位对于商业应用、公共安全都具有非常重要的意义。
在商业应用方面，可以使用室内定位系统进行家庭护理辅助，跟踪老人、小孩，导航盲人；在医院里可以定位特殊的便携式医疗设备；在仓库里可以寻找特定的物品；在超市、购物中心可以帮助人们快速定位所需商品。
在公共安全和军事方面可以跟踪监狱中犯人，为警察、消防员和士兵提供大楼内的导航服务。因此，室内定位的应用潜力引起了很多研究机构的注意。
室内定位的常用可选技术包括红外（IR）、超声波、射频识别（RFID）、无线局域网（WLAN）、蓝牙和超宽带等。基于这些基本技术，很多不同的系统实现方案被开发出来。每个系统或者只利用一种技术或者组合几种技术，最终达到总体性能和复杂度的折中。各种定位技术的组合与具体应用，衍生出了大量的定位跟踪技术专利。
北京人工智能专利产业创新中心通过对定位跟踪技术全球全球专利进行检索及筛选，共得到了89843篇发明专利，其中美国的发明专利共13765篇，中国的发明专利共32294篇；美国和中国的发明专利分别占全球发明专利的15%和36%。在中国的发明专利申请中，北京共有5909篇发明申请，占中国申请的18%。
从上表中可以看出，全球共有30132件授权的发明专利，其中，中国的授权发明专利为10272件，在全球中的占比为34.09﹪，排名全球第一，并且中国本土申请人在中国申请的专利为7830件，远高于国外申请人在中国的专利申请量，北京在定位跟踪技术授权发明中的占比也达到7.35%，中关村企业持有4.12%的全球授权发明专利。美国的授权发明专利为8293件，占总体比例的,27.52﹪，从授权发明的数量来看，中国已经超过美国，特别是涉及到定位跟踪的具体地应用场景，比如超市、医院、停车场等室内定位以及全球定位系统等的专利申请，中国年申请量增长极快，这将导致两者之间在定位跟踪技术领域的专利量差距进一步增大。
近年来随着贸易保护主义的兴起，通过专利等知识产权所发起的贸易摩擦、诉讼也不断增多，同时由于专利保护具有地域性，因此专利公开的国别能在一定程度上反映出专利市场的占有情况，其中该比例越高，说明领域内的技术研发主体对该国市场越重视，在该国进行专利布局的效果越佳。
全球有效发明专利地域分布
从图中可以看出，定位跟踪技术全球主要的申请人最为集中进行专利布局的国家是中国和美国，这两个国家的专利申请量超过全球的60%，其中中国占全球有效发明专利的34﹪，美国占全球有效发明专利的27﹪，因此，美国和中国是全球定位跟踪技术最为重要的市场国。考虑到欧洲作为整体市场，德国、法国和欧洲专利的占比之和为13%，日本的占比为11%，与中国和美国相比均有较大的差距，因此在全球定位跟踪技术基本形成了以中美为第一梯队，日本和欧洲为二梯队的全球市场布局。
中国有效发明专利申请人地域分布
从图中可以看出中国本土申请人的申请量远超国外申请人，本土申请人在中国的专利申请量中的占比达到76%，而国外的申请人在中国申请的比例仅为24﹪，定位跟踪技术领域，中国申请人在国内市场上的专利占有明显优势。在中国进行专利申请的申请人中，美国申请人和日本申请人在中国进行了较多的专利布局，其分别在拥有798件和617件授权的发明专利。
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中关村企业入选全球TOP50
早在2016年，北京的发明专利申请量将近900件，北京市的申请量已经接近美国全国的申请量，反映出中国在定位跟踪技术领域的技术力量已经有了极大的发展。
北京四维图形入选定位跟踪全球有效发明专利权人TOP50，排名第34，可见北京企业在此领域的技术积累及整体实力。
中关村企业在华有效发明专利TOP10排名
从表中可以看出，中关村在定位跟踪技术专利布局前十的企业是北京四维图新、中国移动、百度、中国电信、联想、中国联通等。其中，这十家企业从事不同的技术领域，北京四维图新主要从事为室内定位的相关业务，百度的相关产品百度地图以及高德软件有限公司的高德地图也用到定位跟踪技术，从事通信业务的企业有中国移动、中国电信和中国联通。
值得一提的是北京四维图形作为新锐企业入选全球有效发明专利权人TOP50，排名第34，该公司在室内定位领域拥有较多专利。
全球有效发明专利权人TOP50排名
中国申请人中，华为和北航进入了TOP10，中兴的专利持有量也进入了前30.其他的申请人如东南大学、清华大学、哈尔滨工程大学等科研院所也拥有较多的专利。（END）
臻利洞察：
1）定位技术全球共有30132件授权的发明专利，其中，中国的授权发明专利为10272件，在全球中的占比为34.09﹪，排名全球第一，并且中国本土申请人在中国申请的专利为7830件，远高于国外申请人在中国的专利申请量。
2）定位技术应用中国企业有优势。涉及到定位跟踪的具体地应用场景，比如超市、医院、停车场等室内定位以及全球定位系统等的专利申请，中国年申请量增长极快，这是因为中国有更多的定位技术应用场景和需求。
3）中国企业应抓住室内定位应用市场。像GPS定位、基站定位这样的方式，搭建系统有很高的门槛，不管是技术，还是资金，都不是一般企业能够承受的。但是，室内定位技术完全不同，它并不需要很大的投资，而且技术难度也小得多，所以，现在很多公司都在研究，也做出了不少成熟产品。这一块的市场前景，还是非常广阔的。
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物联网系列
1）全国11626件RFID授权专利，北京排名第三，中关村占80%
2）智能传感器全球专利TOP50，中国有6席，北京占1/3
3）全球物联网授权专利20多万，北京“定位跟踪”领域占7.3%
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