技术主题演化与未来发展趋势研究——以驾培驾考专利为例

（中国科学技术信息研究所 北京 100038）

引言

专利信息作为重要的战略资源，不仅承载了丰富的法律与经济信息，更蕴含着全世界90%～95%的科技信息。将专利信息应用于科学研究中，可以减少60%的研发时间和节省40%的研发经费[1]。

汽车产业是典型的资源密集型和技术密集型产业，近年来，汽车需求量的增加带动了驾培驾考行业的迅速发展[2]，行业的专利信息可以体现出政策与技术发展变化情况。本文利用文献分析工具ITGInsight对驾培驾考行业的中国专利文献数据进行技术主题演化分析[3]，探索技术演变，在此基础上对未来发展趋势进行分析与讨论。

1 数据来源与分析工具

本文以万象云专利检索平台收录的专利数据作为数据源检索驾培驾考行业专利，检索时间为2018年6 月10 日，限定专利申请时间为2018 年3 月之前，共计检索到中国专利2 877 件，并下载全部字段的专利数据。其中G09B9/04（用于教授陆地车辆的控制）、G09B19/16（车辆及其他航行器的控制）这2个IPC 拥有的专利申请数量最多，分别占所分析专利的29.545%和15.468%。

图1 驾培驾考行业中国专利申请趋势分析

利用Google 开源的数据清洗工具OpenRefine和文献分析工具ITGInsight 进行数据处理与分析，因为主题词是从专利名称中进行抽取的，因此筛选“专利名称中文翻译”字段不为空的数据记录进行分析。在OpenRefine 中，数据清洗包括对专利权人、申请人数据的去重、规范和统一，提取IPC 分类号的大组和小类，然后在ITGInsight 中进行二次清洗。

本文的分析分为数据清洗和数据分析2 大部分，其中，数据清洗工作以OpenRefine 为主，数据分析工作以ITGInsight 为主。利用ITGInsight V1.5.0 可视化工具[4-5]中的FS Layout（力导向布局）算法描述关系图中节点间关系，绘制对应的具有最佳位置的力导向分布图，进行主题分析和演化分析。同时利用OpenRefine 2.8[6]和Excel 进行简单的数据处理。

2 专利申请量与申请人

自1986 年起，驾培驾考行业的中国专利申请数量呈现持续增长态势。根据专利申请数量的变化，将驾培驾考行业发展分为缓慢发展、快速发展、迈向成熟3 个阶段，分别以2006 年和2015 年为时间节点。图1 所示为驾培驾考行业中国专利申请趋势。

由图1 可知，随着2004 年《中国人民共和国道路交通安全法》的颁布实施，2006 年专利申请量出现了第一个极值，此后驾培驾考行业进入快速发展时期。2016～2017 年，专利数量增长趋缓，同时专利申请人数量由220 人次降至204 人次，这预示着行业正走向成熟期。

驾培驾考行业中国专利申请总量前10 名均为企业，大学或科研机构的专利量较少，符合成熟行业的发展规律。另外，国外企业和科研机构很少在中国开展相关业务，其专利申请量也非常少。

中国驾培驾考行业专利申请量排名前5 的企业分别是安徽三联集团、北京合众思壮科技股份有限公司、多伦科技股份有限公司、北京星网宇达科技股份有限公司、北京精英智通科技股份有限公司。

图2 所示为2009～2017 年专利申请量年度排名前5 的企业专利申请量随时间的变化情况。

从图2 可以看出，安徽三联集团属于起步很早发展稳定的企业，2014 年后专利申请量出现下滑；在计算机和电子化对行业的刺激下，北京合众思壮科技股份有限公司进入快速发展时期，2011 年专利申请量排名第1，随后每年基本稳定在前3 位置；多伦科技股份有限公司在2014 年经过股份制改造后申请量开始显著增长，2017 年冲至榜首；北京星网宇达科技股份有限公司和北京精英智通科技股份有限公司成立于2005 年，相比于前3 个企业起步较晚，分别于2010 年和2011 年进入专利申请10 强行列，此后排名并不稳定。

图2 驾培驾考中国专利申请人演化

此外，近几年柳州桂通科技股份有限公司、安徽嘻哈网络技术有限公司和北京易驾佳信息科技有限公司专利申请量增长较快。

综上可知，经过30 年的发展，我国驾培驾考行业已经进入成熟期，行业竞争格局基本成形，安徽三联集团、北京合众思壮科技股份有限公司和多伦科技股份有限公司利用先发优势，已成为行业领军企业。北京星网宇达科技股份有限公司、北京精英智通科技股份有限公司以及柳州桂通科技股份有限公司属于行业后起之秀，技术创新能力较为突出；安徽嘻哈网络技术有限公司和北京易驾佳信息科技有限公司则是行业新进入者，凭借人工智能技术有可能为驾培驾考行业带来新的发展方向。

3 发明人与研究团队

中国驾培驾考行业发明专利数量最多的发明人许福运拥有66 件专利，其余发明人专利数量较为平均，在30～50 件间不等。提取发明专利数量排序前20 名的发明人，构建发明人合作关系网络图，发现发明人之间具有明显的合作关系，见图3。图3 中，节点大小与专利数量成正比，节点间连线的粗细与合作数量成正比[7]。

图3 驾培驾考行业中国专利发明人合著分析图

由图3 发现，该行业有4 大研究团队，分别是以金会庆为核心的安徽三联集团团队、以钱嵊山为中心的多伦科技股份有限公司团队、以许福运为中心的山东建筑大学团队和以康正海为中心的柳州桂通科技股份有限公司团队，此外南昌墨泥软件有限公司的蔡十华和曾纪国团队、广州吉欧电子科技有限公司的赵翔和李仁德团队等，也是驾培驾考研究领域比较突出的团队。

由此可见，中国驾培驾考行业的发明人间并没有明显的专利数量差异，但常以某一企业为研究团队进而划分出明显且紧密的团队内部合作关系，团队间合作极为松散，有待进一步加强。

4 主题词及其分布

基于ITGInsight 绘制的中国驾培驾考行业专利研究主题分布如图4 所示。

可以将中国驾培驾考行业专利研究分为以下几方面：

1）驾驶员操作信息方面的分析研究。主题词包括：远程、传感器、路径、网络、报告、环境等，其中主要是关于控制室远程监控驾驶车内考试情况的专利；

图4 驾培驾考行业中国专利主题词热点分析

2）车辆运动状态相关信息采集的分析研究。主题词涵盖加速度、速度、区域、视觉、方向等。

此外，还有车辆材料、底盘、轮胎等与车辆相关的主题词。

技术主题演化跟踪的基本过程为按时间段从中国驾培驾考行业专利名称中抽取主题词并统计频次，按数量降序排列出前N 个主题词；计算各时间段主题词间的同现关系强度，上一阶段的同现关系作为上一阶段主题词与下一阶段主题词之间的关系强度[8]。

筛选出1986～2017 年中每年数量最多的前100个主题词，应用ITGInsight 绘制主题词演化图，见图5。

根据主题词演化趋势，可分为3 个时间段：1986～1995 年为驾培驾考行业萌芽期，该时间段专利数量很少，发展也较为缓慢，年度间的演变关系较为稀疏；1996～2006 年为缓慢增长期，呈现出缓慢且稳步增长的发展趋势，年度间的演化关系稳定；2007～2017 年为快速发展期，自2006 年出现第一个峰值后，该时间段呈现出极速增长趋势，2016～2017年增长态势趋缓，行业有步入成熟期的趋势。

1）1986～1995 年。

图5 中国驾培驾考行业主题词演化图

1986 年，驾培驾考行业主要是对车辆基础部件进行分析研究。1988 年，国务院颁布了《中华人民共和国道路交通管理条例》，允许私人参加机动车驾驶考试。

图6 为1986～1995 年中国驾培驾考行业主题词演化图。

图6 1986～1995 年中国驾培驾考行业主题词演化图

由图6 可以看出，1989～1991 年，行业发展已经显示出一定方向，能够表现出年度间的承接关系。但该阶段行业发展较为混乱。1993 年，国务院形成了《关于研究道路交通管理分工和地方交通公安机构干警评授警衔问题的会议纪要》，各部门明确职责，驾驶培训开始出现市场化的倾向。1993～1994 年间的演化关系较为明显。1995 年主要研究主题是车辆定位、行驶方向、仪表盘等，研究方向初步明确。1986～1995 年为行业萌芽期，主要对车辆基础部件进行研究，在政策的鼓励下逐年演化趋势开始呈现，但是由于相关政策法规不够完善，市场需求较小，相关研究缺乏固定的主题与方向，每年主题词的排名存在较大差异。

2）1996～2006 年。

1996～2006 年为驾培驾考缓慢增长期，专利申请量较上一时期有所增加，技术研发点较宽泛，包括图像处理、障碍物设置、道路轨迹、测试仪、训练机、模拟器、计算机应用、红外线等方面。图7 为1996～2006 年中国驾培驾考行业主题词演化图。

由图7 可知，政策法规的频繁出台为驾培驾考行业发展带来了第一个峰值。筛选1996～2005 年每年数量最多的前30 个主题词绘制主题词演化图，如图8 所示。

1996～2000 年，研究的重点从上一阶段汽车基础部件的研究过渡到了车辆坐标数据、车辆环境、控制杆等方面的研究。1996～1998 年，除了气囊、车身等基础构件的研究外，主要研究坐标数据、方向等关于车辆位置信息的获取。1999～2000 年，主要关于图像、显示装置、投影等驾培或车载成像设备的研究。

图7 1996～2006 年中国驾培驾考行业主题词演化图

图8 中国驾培驾考行业缓慢发展期（1996～2005 年）

2001～2005 年，驾培驾考行业政策密集出台。2004 年，《预防道路交通事故“五整顿”、“三加强”实施意见》拉开了驾考电子化改革的序幕。随后，《机动车驾驶证申领和使用规定》明确规定了驾考项目与具体内容，同时《中国人民共和国道路交通安全法》的颁布使驾培行业有了制度上的保障。2005 年，《车管所等级评定办法》将考试中计算机的使用纳入车管所的评定标准。2006 年，《机动车驾驶证申领和使用规定》重新划分桩考和路考项目，并要求在部分机动车的桩考中使用计算机自动监控系统。该时间段内，研究广泛且方向分散，但在政策法规促进下，驾考的电子化开始成为主要研究方向。

2006 年，主要研究方向是定位装置、视线捕捉、视觉效应等，这些研究方向随着驾考行业的技术与政策的发展而变化。

3）2007～2017 年。

筛选2007～2017 年中每一年度数量最多的前10 个主题词绘制主题词演化图，见图9。

图9 2007～2017 年中国驾培驾考行业主题词演化图

从图9 可以看出，该时间段，模块、车辆、信息、单元、信号这几个主题词已经成为基本主题词。

该时间段，主题词演变较为稳定且关系明显。2015 年，《国务院办公厅转发公安部交通运输部关于推进机动车驾驶人培训考试制度改革意见的通知》[9]开启市场化、便民化、信息化的培训新时代，结合主题演化情况，说明相关政策已经趋于完善，技术研发趋于成熟。此外，“智能”成为2017 年新增主题词出现在主题词排行第20 位。查询原始数据后发现，主题词“智能”下的专利主要是关于智能驾驶训练系统或方法，诸如刹车辅助装置、行驶安全控制、行驶轨迹记录、虚拟现实、人机交互、驾驶人头部姿势或操作行为的感知等。可以认为，“智能”作为突变词正是驾培驾考行业的研究方向。该行业在一定程度上追随人工智能的脚步，正向深度学习、智能交通、三维仿真的方向探索。

由此可见，自2015 年国办发88 号令起，驾培驾考行业的主要发展特点是简政放权、放管结合，北京市于2017 年完成“考培分离”，标志着相关制度的全部落实，“智能交通”正是未来研究和市场普及的重点方向。

5 发展趋势

从技术、政策和创新主体3 方面预测驾培驾考行业的发展趋势为：

1）技术上推进智能化。2015～2017 年，关于“智能”的专利数量分别是30、45、70 件，驾培驾考行业虽然开始步入成熟期，但是该方向正值当前行业的研究前沿与热点，相关研究主要包括智能驾驶、智能驾考和智能驾培3 个方面。其中，智能驾驶包括机器人智能刹车辅助、机器人自动驾驶等方面；智能驾考包括行车规范判断、车辆位姿及轨迹感知、驾驶人头部位姿感知、数据远程监测、车辆安全控制等方面；智能驾培包括模拟驾驶、机器人教练等方面。为了推进智能化，当前研究需要攻克定位精度、虚拟现实、生物特征识别与认证等关键技术，从驾培和驾考2 个角度实现智能化。虚拟现实、人机交互、机器人教练等技术可以辅助模拟驾驶，降低对训练环境的依赖；图像识别、生物特征识别、数据监测等技术可以在辅助考试中对车辆和考生状态进行监测，提高测评精度，减少人力投入。

2）政策引导鼓励“智能驾考”。自1986 年以来，驾培驾考行业从门槛高经历了报考身份限制解除、电子化改革，缓慢走向社会化，直至2017 年逐步实现考培分离。该行业很大程度上依据相关政策的指导在市场的调控作用下发展进步，2016 年，《“十三五”汽车工业发展规划意见》中提出了8 个发展目标，其中之一就是“积极发展智能网联汽车”。同时，《中国制造2025》也将智能网联汽车作为重点发展方向。由此可见，“智能驾考”也是政策引导与鼓励的方向。

3）创新主体向“智能化”方向转变。从驾培驾考行业申请人和发明人团队分析中可以看出，企业是该行业最主要的创新主体，且竞争格局基本成型。作为领军企业的安徽三联集团、北京合众思壮科技股份有限公司和多伦科技股份有限公司目前在先发优势的基础上已经将研究重点转向计算机系统集成、智能交通、三维虚拟仿真等方向；北京星网宇达科技股份有限公司以大数据、云计算为基础，在智能驾培驾考行业具有竞争力，成为该行业的后起之秀；安徽嘻哈网络技术有限公司和北京易驾佳信息科技有限公司均成立于2015 年，虽然专利数量还无法与行业老牌劲旅匹敌，但凭借人工智能技术、机器人教练等快速发展，成为该行业不容小觑的挑战者。由此可见，在市场调控的大环境下，行业的创新主体正向着“智能化”方向转变。

综上所述，驾培驾考行业“智能化”是当前的研究前沿，也是大势所趋。

6 结束语

本文对驾培驾考行业7 361 件中国专利进行了文献计量分析、主题分布及演化分析。结果表明：

1）我国驾培驾考行业于1986 年开始进入萌芽期，2006～2015 年进入快速增长期，专利申请量和专利申请人数量均出现了明显的增长；2015 年，行业历经一次大的发展，专利申请量创下新高；2016 年，专利申请量增长趋势减缓，预示着行业成熟期的到来。

2）安徽三联集团、北京合众思壮科技股份有限公司和多伦科技股份有限公司是进入驾培驾考行业最早的企业，也是当前驾培驾考行业的龙头企业；北京星网宇达科技股份有限公司、北京精英智通科技股份有限公司和柳州桂通科技股份有限公司均属于较晚进入驾培驾考行业的后起之秀；安徽嘻哈网络技术有限公司和北京易驾佳信息科技有限公司是驾培驾考行业新进入者，也是该行业人工智能技术应用的主要推动者。

3）驾培驾考行业在1986～1995 年为萌芽期，相关研究缺乏固定的主题与方向，技术研究方向变化大；1996～2006 年为发展初期，研究重点从前一阶段的车辆基础部件转移到了车辆坐标数据、车辆环境等方面的研究；2007～2017 年为快速发展时期，“智能”逐渐成为未来驾培驾考行业发展的方向。

4）驾培驾考行业经过30 余年的发展，GNSS 差分定位、车辆信息采集、指纹/面部识别等关键技术已相当成熟，利用虚拟现实和人工智能等新兴信息技术推动行业的智能化是未来重要的发展方向。