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【华源原创】谷歌无人汽车中国专利布局分析
时间: 2018-01-24李岳 吕霖

2017年12月13日谷歌正式宣布在北京成立谷歌AI中国中心,同时谷歌积极组建AI中国团队,释放出重返中国的信号。谷歌AI中国中心成立后,无人驾驶汽车将成为其研究的重点领域。


谷歌无人驾驶汽车项目在2009年正式启动,目标是2020年发布一款商用化的无人驾驶汽车,2016年谷歌母公司Alphabet将自动驾驶汽车项目单独拆分,成立了一个名为Waymo的公司。目前为止,该项目测试车队已经累计上路行驶了400万英里,在无人驾驶汽车的实际行驶英里数方面保持领先[1]。本文以谷歌在中国申请的无人驾驶汽车相关专利为基础,探析谷歌公司在中国针对无人驾驶汽车的布局策略。

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一、申请量趋势分析


下图显示了谷歌2009年至今相关专利申请量的变化趋势,可以看出谷歌在无人驾驶汽车项目启动时就在中国进行了相关专利的布局,足以说明谷歌对中国市场相当重视。2013年时,谷歌专利申请量大幅度增长,其原因可能是技术研发积累后正常的专利产出,也可能是因为2013年传统车企进入无人驾驶汽车领域[2],谷歌加强了自身在华的专利布局。2014和2015年,谷歌无人驾驶汽车依然维持在较高数量的专利申请量,表明谷歌无人驾驶汽车的技术创新仍在进行中,后续预测谷歌在中国针对无人驾驶汽车的专利布局还会持续增长(注:2016和2017年的专利申请数据尚未完全公开)。

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图1 谷歌中国专利申请趋势图


二、技术布局分析


(一)技术分布分析


谷歌无人驾驶汽车是多技术融合的典型代表,无人驾驶技术按照信息传递的顺序可以分为:1)环境感知技术:负责车载多传感器数据采集和数据分析处理;2)规划决策技术:根据传感数据的处理结果进行路径指引和行驶决策;3)操作控制技术:跟随提供的路径自动控制车辆行驶;4)网络通信技术:负责无人驾驶汽车与其他车辆或网络之间的通信[3]。下图是谷歌无人驾驶汽车专利技术分布图,可以看出谷歌无人驾驶汽车在中国的专利布局重点是环境感知技术。

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图2 谷歌中国专利技术分布图


(二)技术申请趋势分析


下图是谷歌无人驾驶汽车各个技术分支随时间的申请数量分布图,随着谷歌无人驾驶汽车技术研发的推进,相关专利在中国进行布局的数量也在逐步增加,可以看出从2013年起每个技术分支下谷歌在中国的专利申请量并不均衡,其原因可能是随着谷歌无人驾驶汽车项目的研发,谷歌每年会突破不同方向的技术难题。

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图3 谷歌中国专利技术时间演变图


(三)重点难点技术分析


基于调研谷歌无人驾驶汽车项目近年来取得的阶段性成果和项目研究过程中遇到的重大技术问题[4],[5],结合无人驾驶汽车技术分解体系以及谷歌在中国公开的专利信息,归纳得出谷歌无人驾驶汽车技术方向上的难点如下:

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图4 谷歌无人驾驶难点技术分布图


其中,道路信息的检测是环境感知技术的核心问题,解决“去哪儿”的问题是规划决策技术的核心点,控制算法和车辆外围控制机构的改造是操作控制技术的主要问题,车网通信是网络通信技术的研究重点。


在确定技术研发难点的基础上,进一步分析了谷歌无人驾驶汽车的技术研发路线。

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图5 谷歌无人驾驶汽车技术研发泳道图


从上述泳道图可以看出,在环境感知技术方面,针对道路信息检测的核心问题,谷歌最开始在中国公开了车用全景照相机用于道路信息检测的技术方案,2014年又提出了旋转激光雷达用于道路信息检测的技术方案,接下来2016年要求保护的行人识别技术方案中利用了全景照相机与雷达的技术融合。


在规划决策技术方面,谷歌起初公开了利用地图进行路径导航的技术方案,2012年又提出了利用摄像机和地图的结合进行路径导航的技术方案,接下来2015年进一步要求保护利用地图和多传感器的结合自动确定起点终点的导航指引技术方案。


在操作控制技术方面,针对控制算法和控制机构改造的问题,谷歌最开始在中国公开了能够自动控制汽车并道的技术方案,2015年在此基础之上提出了全自动驾驶、全自动控制的无技术方案。


在网络通信技术方面,针对自动驾驶车网通信的需求,谷歌最开始在中国公开了车辆信息云同步的技术方案,2017年在“车联网”应用的方向又提出了无人驾驶车辆利用网络历史数据进行信息推荐的技术方案。


三、谷歌四代无人驾驶汽车的中国专利布局分析


谷歌的无人驾驶汽车迄今已经使用过四代原型车,随着谷歌无人驾驶汽车每个阶段研发思路的变化,谷歌在中国专利布局的侧重点也会有差异,下面主要根据谷歌四代原型车的研发特点来分析谷歌无人驾驶汽车在中国的专利布局策略。


(一)谷歌四代原型车研发特点

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图6 谷歌四代无人驾驶原型车


2009年,谷歌正式启动了自动驾驶汽车项目,采用的无人驾驶原型车是丰田普锐斯改装车。第一代谷歌无人驾驶汽车研发特点是“突出地图优势”,其自身带有的地图优势非常明显[6]。


2011年,谷歌把测试车型由丰田换成了雷克萨斯,其研发特点是“重点布局激光雷达”,谷歌声称自身的自动驾驶技术最具竞争力的一部分是自研的定制激光雷达,这也是后来谷歌状告Uber的核心问题[7]。


2014年,谷歌研发出了自己的无人驾驶车型PodCar萤火虫,并将其作为第三代无人驾驶原型车,此举表明谷歌的研发策略变为“抛弃辅助驾驶,全力研发全自动驾驶汽车”。这一阶段谷歌决定放弃开发需要人类接管的辅助驾驶功能,并将全部研发力量投入不需要人工干预的自动驾驶技术[8]。


2016年,谷歌选用第四代Pacifica无人车进行路测,这一代无人驾驶汽车的研发特点是“与传统车企合作研发无人驾驶技术”。此时谷歌放弃了自己造车的路线,转而与菲亚特克莱斯勒合作开发混合动力车,进行无人驾驶相关技术研发[9]。


(二)谷歌四代原型车专利布局


1.第一代侧重布局导航地图相关专利


谷歌自身带有的高精度地图能够辅助无人驾驶汽车进行定位和导航,谷歌利用自身高精度地图来进行自动驾驶导航的技术方案也已经在中国公开并授权(CN201180057954.0),其解决的具体问题是当自动驾驶汽车碰到立交桥的特殊路段时,由于道路的形状和高度、车道线、路口、速度限制、交通信号等实时交通信息特别复杂,就会给自动驾驶车辆的行驶带来挑战,谷歌公开的技术方案是通过访问一个或多个区域的谷歌地图信息,利用搭载的传感器识别这些实时交通信息,规划行驶到目的地的线路,沿着该路线朝向目的地自动驾驶,除此之外还可以通过闪光、声音等方式警告其它通行的车辆。

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2.第二代重点布局旋转激光雷达相关专利


谷歌在此阶段表示其自身的自动驾驶技术最具竞争力的一部分是自研的定制激光雷达,这种旋转激光雷达技术方案已经在中国公开(CN201480054147.7),其中激光雷达LIDAR需要在360度的方向上都能够感测到周围事物,因此带来的问题是在旋转的动作过程中怎么向激光雷达LIDAR设备提供电力、发送或者接收通信,谷歌公开的技术方案是用一些非接触式的电耦合,利用非接触式电耦合与LIDAR线圈之间形成的变压器向旋转中的LIDAR提供电力,利用非接触式电耦合与LIDAR导电环之间形成的电容器向旋转中的LIDAR发送或者接收通信。

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3.第三代转向布局全自动驾驶相关专利


谷歌在此阶段全力研发的全自动驾驶汽车技术方案也已经在中国公开(CN201580023657.2),按照谷歌无人驾驶车的最终设想,当乘客进入车内系好安全带后,通过语音说出目的地,按下启动按钮,汽车就会自动搭载乘客到目的,当遇到特殊状况需要紧急停车时,乘客按下停止按钮即可自动停车,紧急停止按钮配有盖板,防止意外地触碰到紧急停止按按钮,除此之外,乘客还可以语音控制车辆进行靠边停车。

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4.第四代重点布局车联网相关专利


谷歌在此阶段放弃了自己造车的路线,选择与传统车企合作进行开发。由于专利信息尚未公开,该阶段车辆具体的特点尚没有完全披露,但是从谷歌在中国已公开的部分专利文献推测,这个阶段谷歌无人驾驶汽车在中国进行专利布局的一个重要方向是“车联网”相关技术,其车联网方向相关的技术方案也开始在中国公开(CN201710281924.7),专利中描述了自动驾驶车辆利用网络历史数据进行内部参数设置推荐的方法,自动驾驶汽车利用机器学习可以针对特定乘客来调节车辆内部的车座椅或者环境温度,公开的技术方案是通过网络访问到乘客以前在其它多个自动驾驶汽车经常设置的数据,并识别驾驶员现在的车辆型号之后,合理地给乘客推荐设置数据,乘客确认之后,自动改变车内环境。

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四、总结


总结而言,谷歌具有较强的专利保护意识,其专利布局具有以下特点:1)与研发项目同步开展专利布局;2)围绕关键技术突破点持续开展专利布局;3)随着原型车的不断演进提供针对产品的保护性布局。


谷歌无人驾驶汽车未来将进一步自动化和智能化,不过想要让汽车像人一样去识别、理解各种驾驶状况并保证乘客的安全,难点还是在人工智能的水平,这也是制约着谷歌无人驾驶汽车商用化的主要原因之一。现在距离2020年商用化的谷歌无人驾驶汽车还有2年,届时能否安全地乘坐谷歌无人驾驶汽车,让我们拭目以待。

 

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参考文献

1.http://www.techweb.com.cn/world/2017-11-28/2611488.shtml

2.http://www.eefocus.com/automobile-electronics/398442/p4

3.https://wenku.baidu.com/view/a1a21c8a6c175f0e7cd137cf.html

4.https://cn.nytimes.com/technology/20150902/c02googlecar/

5.http://www.eeworld.com.cn/qrs/article_2016030426774.html

6.https://www.leiphone.com/news/201610/IJ8U9iR2E4U6vGDA.html

7.http://tech.qq.com/a/20170521/022504.htm

8.https://www.ithome.com/html/auto/269035.htm

9.http://www.sohu.com/a/203732869_120865

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