基于专利分析的美日卫星产业发展模式研究

　　摘要为了研究美国和日本卫星产业的发展模式，识别具有竞争力的创新机构及合作方式，以DerwentInnovation数据库中卫星产业12万项专利申请为数据源，构建全球卫星产业的专利合作申请网络，划分合作网络层级，总结美日卫星产业的发展策略，提出对卫星产业发展启示，为产业发展提供借鉴参考。

　　关键词卫星产业;专利分析;合作网络

　　引言根据美国卫星产业协会(SIA)2020年卫星产业年度报告数据，2019年卫星发射数量再创新高，共发射了386颗商业采购卫星，较2018年增长了17%，再创历史新高，卫星产业延续繁荣发展态势。近年来，随着埃隆·马斯克提出的星链计划逐渐被众人熟知，卫星互联网成为全球各国关注的焦点。卫星互联网是将卫星作为网络传输节点，用户不需经过地面系统就可直接接入卫星互联网络。卫星互联网被明确列入“新基建”的范围，将迎来重大发展机遇。卫星产业发展是高技术产业领域的研究热点。

　　卫星论文范例： 多通道卫星导航信号实时转发系统的设计

　　卫星技术在发展过程中积累了丰富的经验，形成了大量的知识产权成果，记载于专利文献当中，通过对专利文献的挖掘能够获取国外技术及产业专利情报。本文通过专利导航对各国卫星产业发展模式进行研究并对各国卫星产业发展模式进行总结，一方面梳理各时期专利申请量突出的创新机构，从数量维度分析各国巨头企业发展动态;另一方面构建创新机构合作网络，选取不同时期专利申请量100件以上的企业，将具有共同申请的创新机构组成可视化网络，并根据kcore算法将合作网络分层，以探究各国创新主体间的合作关系。

　　1.日本卫星产业研究分析

　　通过对卫星产业专利进行分析，发现日本卫星产业通过日本财团巨头“强强联手”以打通产业链条，形成产业模式。

　　1.1卫星产业发展初期，日本企业专利布局优势明显

　　日本自1975年即开始申请卫星领域相关专利，直至21世纪前，日本公司布局的专利申请表现为持续上升的态势。该时段日本公司专利申请在全球占据优势地位，排名前五位的企业均为日本企业。排名前20位公司中日本企业占到近半数，有9位来自日本，此外有5位来自欧洲(包括法国、瑞典和荷兰等)，3位来自美国，3位来自韩国。这说明在卫星产业发展初期，日本企业专利布局优势明显，专利申请数量多，且专利申请集中度高，已经形成了较为可观的产业规模。

　　1.2强强联合优势互补，日本财团企业形成合作网络

　　日本企业的合作水平在全球范围位于前列，日本的合作网络共涵盖了19家日本企业，从企业合作网络中可以看到，日本在卫星产业发展的前期就已经形成了多企业联合的合作模式，发展初期专利申请量全球排名前20的9家日本企业均处于日企合作网络中。其中，日本电气股份有限公司专利数量申请位于该时期的首位，该公司是一家拥有120年历史的电信设备制造商和国防承包商。申请量第二的日本三菱电机公司是日本JAXA的主要制造商，并作为分包商为440多颗国际卫星提供了设备。

　　两家公司同为日本版的GPS——准天顶卫星系统(QZSS)的制造商，且均为世界武器销售额前100名企业。除日本电气股份有限公司和三菱电气公司外，合作网络还涵盖了日本最大的半导体制造商东芝公司、日本最大的电信服务提供商日本电报电话公司、日本排名第一的IT厂商富士通公司、日本最古老的企业集团之一的住友集团、世界著名的国际综合性电子技术企业集团松下公司等世界500强企业，上述企业历史悠久且均为综合性跨国企业集团，归属于日本三菱财团、三井财团、住友财团、富士财团、三和财团和劝银财团，由此日本卫星产业的发展模式可谓是财团企业间的“强强联合”。

　　1.3共同发展互利共赢，日本产业链上下游紧密联动

　　日本的合作网络涵盖了产业链上中下游，卫星通信产业链涵盖发射服务、卫星制造、地面设备制造和运营与服务等环节。日本的合作网络不仅涵盖了日本三菱电气公司、日本电气股份有限公司等卫星发射及制造领域的巨头，还包括了大量地面设备制造和运营服务等卫星应用端企业，其中索尼公司、东芝公司、松下公司及夏普公司等着重在卫星电视系统进行研发，而日立公司、日本电报电话公司、富士通公司等着重在卫星通信技术领域发力。

　　例如，专利JP3652837提出了一种时分多址(TDMA)通信系统，该专利申请人为夏普公司、日立公司、三菱电气公司和日本电报电话公司四家公司共同申请。由此可见，日本公司在卫星产业链之间也可谓是各取所需下的强强联合，实现上下游紧密联动，从而共同发展互利共赢。总而言之，日本不仅在发展初期形成了合作网络，合作伙伴实力强劲，更是在全产业链建立了牢固的合作关系。

　　2美国私营企业持续创新，垄断卫星通信技术

　　通过研究发现美国卫星产业的发展模式与日本产业发展模式存在较大差异，和日本企业间的强强联合相比，美国更倾向以垄断方式开展市场经营。

　　2.1美国行业巨头倾向单打独斗，企业合作程度低

　　相比于日本传统巨头之间的强强联合，美国企业之间合作程度较低。20世纪之前，美国在卫星产业的代表企业为摩托罗拉系统公司、休斯电子公司和高通公司，其中摩托罗拉公司并没有出现在合作网络中，而其他两家公司也只是处于网络边缘层。这与同时期的日本公司则有4家企业处于合作网络的核心层形成了强烈的对比。进入21世纪后，高通公司成为美国卫星产业的代表性企业，在卫星通信技术领域取得了垄断性的地位，然而美国公司始终没有形成合作网络体系，这说明美国企业更倾向于独立作战，行业巨头之间合作程度较低。

　　2.2美国私营企业创新能力突出，创新推动市场变革

　　摩托罗拉公司专利申请数量在同时期美国申请人中位列首位，在20世纪之前共申请了770项卫星产业相关技术，重点布局了卫星通信技术、卫星交换技术、无线通信网络和人造卫星系统相关专利。摩托罗拉一直扮演着通信领域拓荒者的角色，1987年以摩托罗拉为首的美国公司在政府的帮助下提出了铱星通信系统，解决了卫星互联网从0到1的有无问题。这是一个非常宏伟而超前的计划，虽然从技术角度分析，铱星通信系统是科技精品，实现了许多重大的技术突破，但是在商业角度来看，铱星通信系统的巨大投资及维护费使得公司遭受了巨大打击。2000年，铱星公司申请破产，摩托罗拉损失50亿美元，此后摩托罗拉卫星专利申请数量骤减，逐渐淡出卫星通信领域专利竞争。

　　与摩托罗拉公司走向衰落趋势相对应的是高通公司的崛起，高通公司自1997年开始即在卫星通信领域布局大量专利，当主流技术都集中在TDMA技术时，高通公司坚持进行码分多址(CDMA)技术，并在21世纪初布局了大量CDMA技术专利，仅在2002年，高通公司以CDMA技术为主题申请的专利就高达336件，达到了历年申请的峰值，可见高通公司对该技术的重视。进入到2010年后，高通公司更是保持在卫星领域以近200件/年的速度持续开展专利布局。

　　近年来，随着埃隆·马斯克提出的星链计划逐渐被众人熟知，卫星互联网成为全球各国关注的焦点。星链计划拟于2019—2024年间在太空搭建一个由1.2万颗卫星组成的网络，随着计划的顺利进行，SpaceX将星链计划的卫星发射总数量从1.2万颗提升到4.2万颗卫星，为整个地球提供高速、低成本的卫星互联网。目前马斯克依靠通信服务能否获得计划的收益回报还是未知数。SpaceX主要采取技术秘密的形式进行保护，目前为止SpaceX仅公开了32项专利，其中有23项为2019年申请，说明SpaceX的专利申请策略可能在近期有所改变。

　　美国专利申请最为活跃的主体以私营企业为主，从摩托罗拉公司的铱星计划到高通公司大力发展CDMA技术，再到如今埃隆·马斯克提出的的星链计划，美国私营企业一直在大力创新，卫星产业的代表性企业也在不断更替，美国企业在创新与竞争中不断前进以争夺市场份额。然而创新所带来的风险与机遇并存，创新能够给企业带来市场的巨大成功，但同时也应意识到创新的持续投入也可能会拖垮企业，造成难以挽回的损失。

　　2.3美国企业通过标准必要专利垄断卫星通信技术

　　通信是最为重要的卫星应用领域之一，高通公司作为美国通信行业巨头在该领域布局了大量的标准专利。对高通公司的专利进行全面检索可以发现，高通公司在全球共申请了174633项专利，其中有21883项专利为标准专利，高达总申请量的12.5%，共涉及全球42个国家及地区。凭借着这些标准专利，高通公司不断提高行业门槛，削弱其他公司的市场优势，成为游戏规则的制定者，其强势的姿态虽然受到供应链上其他公司的强烈不满，但不得不承认的是高通公司凭借垄断性的专利获取了丰厚的利润。各国反垄断部门也将高通公司列为重点关注对象，由此可见高通公司的行业垄断在全球范围内产生的巨大影响力。

　　3.建议

　　一是制定卫星产业长期行动计划，吸纳多方主体拓展产业合作网络。美国2018年制定的首个《国家航天战略》强调要使国家安全航天、商业航天和民用航天三个领域更具活力，同时要加强三者间的合作。

　　日本在发展初期采用了产业链上下游企业强强联合的模式，使其在资源有限的情况下得以迅速发展。因此，建议制定长期行动计划，调动多方资源尤其是产业链应用端主体参与合作，吸引民营强企加入到卫星产业合作网络当中，增强市场活力，扩大市场份额，实现全产业链的强强联合，促进卫星产业的稳定发展。

　　二是建立健全政策法律环境，保障商业创新力量健康发展。纵观美国卫星企业更替发展的历史，私营企业创新在其中起到了至关重要的作用。从摩托罗拉公司的铱星计划到高通公司大力发展CDMA技术，再到如今埃隆·马斯克提出的的星链计划，一次次创新推动着美国甚至是全球卫星产业发展。而美国私营航天力量的创新发展与美国政府通过《通信卫星法案》《商业航天发射法案》等法律的颁布所建立的良好市场环境是密不可分的。近年来，商业航天公司如雨后春笋般涌现，在商业航天尚不成熟的条件下，急需政府牵头建立健全政策法律环境，为商业创新力量发展提供沃土。

　　三是鼓励企业参与标准制定，运用知识产权策略抢占市场。随着航天领域企业国际化经营进程的不断加快，标准产品、流程和服务成为企业获取竞争优势的关键性因素。

　　美国高通公司正是通过标准必要专利的布局赢得了在卫星通信市场中的垄断地位。由于标准必要专利的不可或缺性，其专利权人往往对市场拥有支配地位，这极大地提高了专利权人在专利许可谈判中的谈判能力，进而向潜在实施者索取过高的许可费率。在卫星互联网产业发展的新时期，在鼓励企业大力创新的同时，更要积极争取标准必要专利等战略性资源，抢占市场先机，扭转被动局面，实现主导地位。

　　4.结束语

　　卫星领域是国内外均重点关注的热点领域，也是各国持续发力的高技术产业。根据对专利申请量以及专利合作网络的解读，可以发现，在产业发展的过程中，日本采取了财团企业强强联合的发展模式，打通产业链上下游共同发展。而美国则更倾向于垄断模式，通过标准必要专利垄断创新成果，获取高额利润。建议未来卫星发展过程中，吸纳多方主体拓展产业合作网络、保障商业创新力量健康发展，同时鼓励企业参与标准制定，运用知识产权策略抢占市场。

　　参考文献

　　[1]郭仁忠，胡芬，唐新明.高分辨率卫星遥感产业国际化发展思路研究ResearchonInternationalizationDevelopmentStrategyofHighResolutionSatelliteRemoteSensingIndustry[J].中国软科学，2018，000(011)：1-9.

　　[2]李培哲，菅利荣，刘勇.卫星及应用产业产学研专利合作网络结构特性及演化分析——基于社会网络视角[J].情报杂志，2018，037(011)：55-61.

　　[3]陈文博.我国卫星导航政策文本的量化研究——基于政策工具的视角[J].东南学术，2018，No.265(03)：109-119.

　　[4]葛慧磊，余翔，李永垒.基于AHP-SWOT的中国卫星导航专利技术产业化发展战略研究[J].情报杂志，2019，38(05)：42-48.

　　作者：冉春艳1，李一鸣2，刘鹤2