我们深扒了3000条专利，看看百度的“汽车机器人”里装了什么秘密

　　文锦缎

　　一年一度的百度世界大会来了。本届大会主题是“AI 这时代星辰大海”。透过视频直播，从国家游泳队的日常训练应用，到火星探测与月球冒险，AI 的星辰大海已经依稀可辨。

　　当然，在 AI 的星辰大海里，还有一辆 L5 级别的无人驾驶车——百度 Apollo“汽车机器人”。

　　不积跬步，无以至千里。没有技术的一砖一瓦积累，不足以谈自动驾驶。自动驾驶没有捷径。

　　所以，从事关自动（无人）驾驶第一性的“安全”出发，我们的问题是：至少多少件实打实的专利技术，才能撑起一辆 Apollo“汽车机器人”这样的无人驾驶车？

　　以下，是百度(NASDAQ:BIDU/HK:09888) 给出的答案。

　　01 3000 件专利托起一辆无人驾驶车

　　从专利角度为某个产业技术路径“断代”，是一件很具艺术性的事——资深知识产权服务专业人士都知道，不同的人对于特定产业或公司的不同认知，会在对某个技术集群的专利检索过程中，套用不同的模型，最终得到的结果往往存在较大差异。

　　对于无人驾驶、自动驾驶这个仍显前沿的产业学科来说，尤其如此。

　　回归到常识，作为对人类驾驶习惯的模拟与替代，这项工程在相对最合理维度，对应的是感知（视觉与神经）、决策（大脑）与操作（手与脚）这三大系统。

　　基于这样的模型，我们通过专利数据库智慧芽检索查询，并逐一翻阅专利内文比对相关性后，就百度自动驾驶车辆的专利技术，得出了这样一个初步结论：

　　共计 3000 件公开专利托举出了一辆百度自动驾驶车（注：不含无效专利）。

　　3000 件专利，对一辆无人驾驶车意味着什么？我们试图通过以下角度予以还原。

　　【1】 百度自动驾驶专利演进史：萌芽于 2011 年，绽放于 2015 年，爆发于 2016 年。 

　　图：过去 10 年百度无人驾驶相关专利的申请趋势图。因为专利公开时间滞后，2021 年数据存在大幅失真情况。来源：智慧芽

　　以后视镜来看，当前一个产业共识是，自动驾驶是 AI 技术的自然延展。通过对百度自动驾驶相关专利的逐一展开阅读，这种相关性得到验证。

　　然而在时间线上截取百度自动驾驶技术路径的演进时，我们发现，从百度 AI 主干上内生出自动驾驶这一赛道的导火索，是地图：

　　2011 年 3 月 7 日，百度提出了一件名为“一种数字地图生成装置及方法”（公开号为 CN102163214A）的发明专利。自这件用以优化地图导航底层技术的专利始，此后 3 年之中，10 数件地图导航与汽车驾驶地理坐标相关发明专利相继涌现。这个时期，可被视为百度自动驾驶技术的萌芽期。

　　2015 年 3 月 31 日，百度提出了一件名为“一种获取车道线的方法和装置”（公开号为 CN104766058 A）的发明专利。在这件专利中，出现了“自动驾驶”四个字。根据专利申请相对研发的时间滞后性特性推算，最迟 2014 年中期，百度自动驾驶研究有了基础性成果。

　　从专利数量申请趋势上看，百度自动驾驶相关专利在 2016 年突破一百件关口，自此之后呈逐年规模性增长之势。故而在我们的研究范式里，将 2016 年定义为百度自动驾驶专利爆发元年。

　　【2】3000 件专利，分布在 20 个技术维度，涉及 100 个关键词。

　　根据检索，百度自动驾驶专利主要分布在 20 个具体技术维度，涉及近 100 个专业术语关键词。

　　按技术密度先后顺序排列，这 20 个技术维度主要包括：自动驾驶、电子设备、计算机、障碍物、智能交通、深度学习、传感器、计算机视觉、车道线等（具体见下图）。 

　　图：百度自动驾驶技术专利密度图谱，来源：智慧芽。

　　同时，这 20 个技术维度，还辐射近 100 个更为具体的技术创新关键词（见下图）：

　　图：百度自动驾驶技术创新关键词，来源：智慧芽。

　　以上两张图对比来看，除了“自动驾驶”这个关键词格外突兀外，对于“障碍物”的技术研究是另一个目数较大的关键项。可见，应对极端路况（corner case），是自动驾驶技术发展过程里的最重大的工程之一。

　　当然，这两张图最显性的启示还在于，自动驾驶技术的实现并没有捷径，与之相关的系统性问题难以做到极简。这也映射出，在“软硬件一体化”的自动驾驶车辆中，冗余设计是必然的刚性存在。

　　【3】“安全”一词在 3000 件专利中的 1660 件专利中出现。

　　3000 件专利中，有 1660 件专利文件中，涉及“安全”这一关键词。这样的数据检索结果，也客观反映了“安全”作为自动驾驶第一性的应有之义。

　　下图可见，这些专利基本对应着百度自动驾驶技术的所有创新点。 

　　图：涉及安全关键词的自动驾驶相关专利申请分布图，来源：智慧芽。

　　【4】自动驾驶车辆=智能机器人。

　　通过百度自动驾驶专利集群中的蛛丝马迹，我们可以发现，在百度的战略体系中，未来实现自动驾驶的车辆将等同于智能机器人。

　　比如：2016 年 4 月 28 日提出的名为“无人驾驶的用电汽车、充电桩及用于其中的充电方法”（公开号为CN105811513A）的发明专利显示，搭载该专利技术的无人驾驶电动车，能够通过“智能大脑”自行进行电量管理，并通过最优路径找到经过自我学习训练的智能充电桩，实现自动充电的功能。

　　图：百度“无人驾驶的用电汽车、充电桩及用于其中的充电方法”发明专利技术摘要，来源：国家知识产权局

　　比如：2016 年 5 月 17日提出的名为“车辆涉水的预警方法及装置”（公开号为CN105956527A）的发明专利显示，搭载该专利技术的无人驾驶电动车，能够通过车底激光测距仪、超声波测距仪、车顶激光测距仪以及陀螺仪传感器各自的测量结果，测量车辆前方预设距离处的积水深度，判断所述积水深度是否超出车辆的安全深度后，做出穿越或者躲避等积水路况等智能抉择——显然，这是一种超越人类经验的机器智能。

　　再比如：2016 年 6 月 1 日提出的名为“无人驾驶车辆防盗系统”（公开号为CN106043222 A）的发明专利显示，搭载该专利技术的无人驾驶电动车，可以提供 9 种模式的防盗应对方案——不仅包括自行报备位置坐标、拍摄坐标位置环境特征、自动智能报警，在车主发出召回指令后，无人驾驶车辆还可以依据既定目标位置实现自我“回家”——这项技术，基本预示着车辆盗抢险退出历史舞台。

　　还比如：2016 年 7 月 13日提出的名为“一种高空坠物防护方法和装置”（公开号为CN106184093A）的发明专利显示，搭载该专利技术的无人驾驶电动车，可以自动识别高空坠物的发生、危险等级，并实现自动智能避险。

　　具体而言，它能够识别高空坠落的是雨滴、冰雹和山石等，还是从楼体上掉落的花瓶、建筑材料和废弃杂物等，进而实施不同防护方案——当处于静止状态时，可以控制发动机瞬间开启，以驱动移动载体向前或向后移动以躲避坠物；而当不能通过躲避的方式躲开坠物时，则通过对安装在车辆上方的气囊进行充气以进行防护。

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　　02 百度的专利史，浓缩着中国自动驾驶发展史

　　从专利角度审视，很大程度上，迄今为止，百度在自动驾驶（无人驾驶）领域的研发历史，即代表着中国自动驾驶（无人驾驶）的发展史。

　　这一初步结论，可以从数量与质量两个维度获得印证。

　　【1】 全维度数量领先。

　　国家工业信息安全发展研究中心与工信部电子知识产权中心 2020 年 11 月联合发布的《2020 人工智能中国专利技术分析报告》显示，在自动驾驶领域，从专利申请国内公开数量排行来看，百度专利申请数量 1928 件，力压各大国外企业排名首位。前十位里，还有另外 3 家中国公司，分别是排名第 2 的华为、排名第 7 的吉利与排名第 9 的腾讯。

　　（注：此处需要特别指出：阅读本文涉及的第三方研究报告时应注意，如前文所述，检索模型不同，得出的相关技术维度专利数量不同，故而不同研究的数据存在一定差异。） 

　　图：自动驾驶专利申请量排名前十的公司/机构。来源：《2020 人工智能中国专利技术分析报告》。

　　自动驾作为一项系统工程，涉及的技术范畴较为广泛，形象来说——如第一章节所述：作为对人类驾驶习惯的模拟与替代，这项工程至少涉及感知系统（视觉与神经）、决策系统（大脑）与操作系统（手与脚）。

　　故而在这一工程里，与机器视觉相关的高清地图、传感器族群、端-云通讯技术，与深度学习相关的数据与算法，与执行操作相关的智能语义处理、“三电”等电子元器件架构，以及这三大环节里均不可或缺的各种专用芯片，均涉及大量的技术研发，并在专利维度得以体现。

　　分解来看，百度的比较优势亦相对明显——

　　根据国家知识产权局知识产权发展研究中心 2020 年 12 月发布的《新基建领域（人工智能）知识产权发展状况调查研究报告》（下称《新基建知识产权报告》）

　　◆高清智能地图：智能地图关键技术领域，截至 2020 年，专利申请量排名前三的中国企业申请人依次为百度（1433 件）、腾讯（862 件）和国家电网（670 件）。

　　图：智能地图技术领域中国企业申请人排名前十（2001-2020 年），新基建知识产权报告》。

　　◆智能视频：智能视频分析技术作为基础技术，支撑着智能视觉平台的应用。该领域内，申请量排名前三的中国企业申请人依次为国家电网集团（305 件）、百度（138 件）和腾讯（99 件）。 

　　图：智能视频分析技术领域中国企业申请人排名前八（2001-2020 年），来源：《新基建知识产权报告》。

　　◆AI 算法：在人工智能算法领域，我国高校和科研院所有较多的专利申请，其中头羊为中科院。在企业维度，百度以 1166 件领衔第一，并位列中科学之后排名所有申请人的第二。

　　图：人工智能算法中国主要申请人排名表（2001-2020 年），来源：《新基建知识产权报告》。

　　◆深度学习：这一细分领域内，中国高校/科研院所表现抢眼，申请量占国内申请总量的 56.1%。而在实战派维度——从企业排名来看，排名前三的分别为百度（273 件）、平安科技（271 件）与腾讯（226 件）。

　　图：深度学习领域中国主要申请人排名表（2001-2020 年），来源：《新基建知识产权报告》。

　　◆大数据处理技术：该领域申请量排名前三的中国企业申请人依次为国家电网（1387 件）、百度（511 件）和华为（484 件）。

　　图：大数据处理技术领域中国企业申请人排名前十（2001-2020 年），来源：《新基建知识产权报告》。

　　◆语音技术：该领域发明专利申请量排名前三的中国企业依次为百度（1334 件）、华为（1024 件）和腾讯（867 件）。

　　图：语音技术领域中国发明专利申请企业排名前十（2001-2020 年），来源：《新基建知识产权报告》。

　　可见，从专利角度出发，百度在自动驾驶领域技术的领先性，系建立在全技术维度的数量优势基础上。

　　不过也需要指出的是，自动驾驶作为智能经济的一项分支，同样受到产业分工理论支配，几乎不存在一家公司 100% 的“软硬一体化”可能。所以我们也能看到，在与自动驾驶车辆有关的“三电”系统硬件维度、“昆仑芯”代表的自动驾驶专用计算芯片之外的其他专业芯片领域，以及 5G 为核心的通讯技术上，百度的专利积累，与相应领域的领导者存在显著差距。

　　【2】全球自动驾驶领导者的含金量。

　　百度自动驾驶在质量维度的领先性，放之于全球产业比较视角来看，以下这张图能够“一图以括”：

　　这是 2021 年度 Guidehouse 自动驾驶榜单，百度位居右上第一阵营，为全球领导者。

　　反映在专利维度，根据国家知识产权运营公共服务平台与中国信息通信研究院 2020 年 11 月发布的《人工智能中国专利质量研究报告》显示：

　　2000 年 1 月 1 日至 2020 年 9 月 30 日，人工智能领域中国专利主要创新主体包括百度、腾讯、华为、国家电网和阿里巴巴。对各主要创新主体的专利质量进行统计分析、发现，主要创新主体专利质量集中在 7-8 级（注：该报告根据相关模型将专利质量分为 10 级，第 10 级为专利质量最高级），相对于人工智能领域专利整体集中分布在 5-6 级而言，上述公司专利质量较高。其中，百度在较高质量专利数量上领先于其他创新主体。

　　图：人工智能领域主要创新主体专利质量分级，来源：《人工智能中国专利质量研究报告》

　　具体到自动驾驶领域，重点创新主体包括百度、福特汽车（在华专利）、东南大学、吉利汽车和北汽集团等。其中，百度在主要创新主体中高质量专利数量上具有领先优势，其专利质量集中在 7-8 级之间。福特汽车与百度公司专利质量分布一致，但是在中国专利布局数量较少。

　　图：自动驾驶领域主要创新主体专利质量分级，来源：《人工智能中国专利质量研究报告》

　　另据前述《2020 人工智能中国专利技术分析报告》研究显示，从技术分类角度看，IPC 国际专利分类中的 B60W（道路车辆驾驶控制系统）是自动驾驶领域的关键技术，分支技术 B60W30（不与某一特定子系统的控制相关联的道路车辆驾驶控制系统的使用）、B60W40（不与某一特定子系统的控制相关联的道路车辆驾驶控制系统的驾驶参数的判断或计算）。

　　在这些领域，全球传统头部车企——本田、丰田、博世、福特以及通用汽车等车企研究力度均较大，百度在这些技术分支具有一定的研究基础。

　　同时，百度、腾讯以及华为等国内企业，研究方向主要集中在 G06K9（数字识别）技术分支。由于百度近年来致力于自动驾驶研发和相关领域布局，因此在 G06K9 技术分支族群里领先优势较大。 

　　图：自动驾驶重点专利申请人重点分支技术布局图，来源：《2020 人工智能中国专利技术分析报告》

　　《2020 人工智能中国专利技术分析报告》同时还指出，通过遴选自动驾驶领域重点专利发现，在 2010 年至 2020 年间，在自动驾驶技术路径上具有节点性价值的发明专利，在中国公司维度亦主要体现在百度以下几件专利上：

　　◆在车道控制方面：百度在 2015 年提出的公开号为 CN105260699A 的专利申请，该发明技术提供一种车道线数据的处理方法及装置，以实现车道线地图数据的高效、精确识别。

　　◆在无人自动驾驶方面：2016 年百度提出的公开号为 CN106023210A 的专利申请，该发明技术提供一种改进的无人车、无人车定位方法、装置和系统，解决定位误差问题，提升高精度高稳定性的定位结果，获第二十届中国专利奖银奖。

　　2017 年百度提出的公开号为 CN107025642A 的专利申请，公开了基于点云数据的车辆轮廓检测方法和装置，方便驾驶车辆进行自动驾驶的路径规划和控制，获第二十一届中国专利奖优秀奖。

　　值得一提的是，华为亦有一项专利在相关领域具有产业代表性，被这份报告所着重提及：2014 年华为提出的公开号为 CN104463201A 的专利申请，该发明技术可精确识别驾驶人处在驾驶状态时是否正在使用手机。

　　以上，从数量到质量，迄今为止，百度的专利史，浓缩着中国自动（无人）驾驶发展史——这样的结论，应无异议。

　　不过对于百度而言，不足以因此自我满足，在全球产业比较视角里，它在自动驾驶领域与谷歌及丰田的竞争，仍处于胶着之势。根据我们的研究，在自动驾驶 8 个具体专利技术维度——机器视觉、规划控制、驾驶员辅助系统、移动计算、交通报警、激光雷达、机动车辆以及复合配件——百度在全球范围内的领先优势目前集中在前两维度；在后边 6 个维度，全球范围内的专利技术领先者还分别属于谷歌与丰田。

　　行百里路半九十里，之于百度以及它的自动驾驶同僚，在通向 99.999999% 安全可靠的完全自动驾驶之路上，必要永葆初心——使命所在，没有捷径可言。