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面向未来交通的路网全感知技术国际态势分析
作者:廖青云 发表时间:2021年08月24日

  本报告以面向未来交通的路网全感知技术领域为分析方向,检索并收集了该领域全部的论文数据、专利数据。首先进行了领域态势分析,对该领域全部年份数据进行轮廓性的年代、国家、机构和期刊分布以及被引频次分析;其次对研究领域中的研究主题、技术分布进行分析。

  通过文献分析,我们发现全球对路网感知技术的研究仍处于起步阶段,近10年发展较为迅速呈快速上升的发展态势。全球关于路网感知技术的研究涉及90多个国家(地区),中国是这方面研究最多的国家,其次是美国;但从研究的影响力来看,美国的相关研究被引频次远高于其他国家。从机构角度来看,全球发文量前20的机构中国占9家,全球发文量前三的机构中国占两家,可见中国机构对路网感知技术的研发兴趣浓、投入高。但从被引的角度来看,中国虽然发文量高,但总被引频次远低于美国,位于世界第二,篇均被引频次位列16位。故而中国的相关研究数量虽多但国际影响力有待提升。从研究内容来看,路网感知技术相关研究涉及到智能交通系统、人车路协同、无线通信和感知技术以及安全安保等四个方面。

  通过专利分析,我们可以得知进入2006年后,专利申请量才呈快速上升的发展态势。中国在路网感知技术方面的研究起步晚,但发展迅速。全球关于路网感知技术的研究涉及20多个国家(地区),美国是这方面研究最多的国家,其次是日本,中国紧随其后。专利申请量最多的中国企业是上海朗帛通信技术有限公司,全球排名第20位。相关专利拥有量进入全球排名前40位的中国机构依次是上海朗帛通信技术有限公司、吉林大学、华为技术有限公司、特路(北京)科技有限公司。路网感知技术所涉及的技术主题集中在包括发射器、频率接收器、通讯计算设备等在内的专用短程通讯技术装置、远程信息处理单元、汽车信息处理系统等技术方向。

  文献分析

  为检索出与“路网感知技术”相关的研究与综述论文,根据用户提供的检索词,构建检索策略1,在ISI Web of Science数据库中的SCI-EXPANDED和CPCI-S数据库,共检索到会议论文(PROCEEDINGSPAPER)、期刊论文(ARTICLE)和综述性论文(REVIEW)共4949篇论文(检索时间2018年9月)。运用TDA和Excel等工具对检索得到的数据进行分析,分析结果如下。

  1.研究产出分析

  (1)年代分布

  根据检出结果的年代分布绘制图1。从图1中可以看出,2005年以前相关研究进展缓慢,发文量较少,年发文量低于30篇。自2006年起,相关研究发文量增长趋势逐渐显著,除2010年的明显下滑外总体呈快速增长态势,2017年发文量达峰值为833篇。发文量的增长可粗略分为两个阶段。从2006年到2009年缓慢增长,在2009年~2010年经历了短暂的低谷后迅速进入第二个快速增长阶段。自2011年起至今相关研究发文量增速迅猛。

 

 

  (2)   国家(地区)分布

  全球共有93个国家(地区)开展了路网感知相关技术的研究,其中发文量排名前二十位的国家如图2所示。发文量前十位的国家(地区)分别是中国、美国、印度、加拿大、西班牙、韩国、法国、德国、中国台湾地区和日本,上述十个国家(地区)在路网感知技术主题中的发文量占总量的64.96%。

 

 

  从国家角度看,中国在该领域的研究中占有一定优势,其发文量占全部论文的14.23%;位居第二位的是美国,其发文量占全部论文的13.61%;其次是印度,其发文量占全部论文的7.8%。

  (3)   机构分布

  表1列出了全球发表关于路网感知技术研究成果排名前二十位的发文机构。其中,包含中国大陆9家机构,加拿大和中国台湾地区各3家机构,西班牙2家机构,美国、新加坡、印度各1家,由此可见该领域机构研究力量相对集中在中国。

  发文量排名前5位的机构依次是加拿大滑铁卢大学(Univ Waterloo)、中国北京邮电大学(Beijing Univ Posts & Telecommun)、中国北京交通大学(Beijing Jiaotong Univ)、加拿大渥太华大学(Univ Ottawa)、西班牙瓦伦西亚理工大学(Univ Politecn Valencia)。前二十位发文机构以高校为主。在中国,有大约50家机构进行路网感知技术相关研究,且多为高校。其中,北京邮电大学、北京交通大学、上海交通大学、中国科学院、清华大学位列前五,中国前10位机构列表见表2。

 

 

  (4)   期刊分布

  该主题发表论文涉及期刊581种,发文量最多的五种期刊依次是:IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY(162篇)、IEEE TRANSACTIONS ON INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS(123篇)、IEEE Vehicular Technology Conference(115篇)、SENSORS(93篇)、IEEE International Conference on Communications(75篇)。

  2.国家(地区)被引频次分析

  对全球发表的关于路网感知技术研究论文的被引频次进行分析,以国家进行累积加和,并计算其篇均被引频次(表4)。总被引次数和篇均被引次的高低说明研究的影响力大小,其中,总被引次数表示国家在该研究领域的影响力,篇均被引次数表示发表论文的受关注的程度。

 

 

  从被引总频次来看,排名前10位的国家(地区)依次是美国、中国、加拿大、德国、法国、西班牙、意大利、中国台湾地区、英国和日本。美国总被引频次达10239次,遥遥领先于其它国家;其篇均被引频次为11.64次/篇,排在世界第4位。篇均被引频次最高的国家是德国,达15.75次/篇。中国论文总数排第1位,但总被引频次排第2位,位于美国之后,在发文量前二十国家(地区)中,中国的篇均被引频次仅排第16位。

  以发文量前10位国家的国家名称、发文量和及其篇均被引频次三个指标作气泡图,气泡大小表示篇均被引频次高低。由图3可以直观看出,德国发文量位于第8位,但篇均被引频次最高,达15.75次/篇。中国发文量居世界第1位,但篇均被引频次只有4.68次/篇,仅略高于印度。从图中还可以看出,相对美国、加拿大及欧洲发达国家,亚洲各国论文的篇均被引频次较低。

 

 

  3.该领域研究技术主题分析

  根据检索出的文献,通过TDA分析工具对关键词进行分析,排除无效概念,得到路网感知技术相关研究所涉及的高频关键词。根据关键词聚类结果可将关键词分为智能交通系统、人车路协同、无线通信和感知技术以及安全安保四类。在智能交通系统方面主要涉及智慧城市、未来交通系统、物联网、大数据、云计算等主题词;在人车路协同方面涉及车联网、路网单元、车对外界信息交换(vehicle to everything)等主题词,如如何利用道路网的局域特征,实现人-车-路的交互感知与实时管理;在无线通信和感知技术方面主要包含短距离通信技术、无线传感器、无线通信技术、车联网、拥塞控制、自动控制等技术主题,如路网单元间信息传递与交互技术、协议、系统弹性,未来车辆与道路之间信息交互的机制、协议,传输稳定性与低延迟数据交互关键技术路网单元;在安全安保方面则涉及到安全保障和隐私等主题,如针对未来交通电磁环境复杂,信息接入点众多,信息拦截与攻击的客观问题,研究信息交互安全问题。

  1. 小结

  本部分对路网感知技术相关研究进行了文献分析,通过分析从整体上把握该领域国际发展态势,为科学决策提供支撑。

  (1)   路网感知技术国际发展态势

  全球对路网感知技术的研究仍处于起步阶段,近10年发展较为迅速呈快速上升的发展态势。全球关于路网感知技术的研究涉及90多个国家(地区),中国是这方面研究最多的国家,其次是美国;但从研究的影响力来看,美国的相关研究被引频次远高于其他国家。从机构角度来看,发文量排名前五的机构分别来自加拿大、中国和西班牙。全球发文量前20的机构中国占9家,全球发文量前三的机构中国占两家,可见中国机构对路网感知技术的研发兴趣浓、投入高。中国机构在该领域发文量最多的机构是北京邮电大学。

  从文献被引的角度来看,中国虽然发文量高,但总被引频次远低于美国,位于世界第二,篇均被引频次位列16位。从影响力的方面来看,中国的研究数量虽多但国际影响力有待提升。

  (2)   路网感知技术主要研究内容

  路网感知技术相关研究涉及到智能交通系统、人车路协同、无线通信和感知技术以及安全安保等四个方面。在智能交通系统方面主要涉及智慧城市、未来交通系统、物联网、大数据、云计算等主题词;在人车路协同方面涉及车联网、路网单元、车对外界信息交换(vehicle to everything)等主题词,如如何利用道路网的局域特征,实现人-车-路的交互感知与实时管理;在无线通信和感知技术方面主要包含短距离通信技术、无线传感器、无线通信技术、车联网、拥塞控制、自动控制等技术主题,如路网单元间信息传递与交互技术、协议、系统弹性,未来车辆与道路之间信息交互的机制、协议,传输稳定性与低延迟数据交互关键技术路网单元;在安全安保方面则涉及到安全保障和隐私等主题,如针对未来交通电磁环境复杂,信息接入点众多,信息拦截与攻击的客观问题,研究信息交互安全问题。

  专利分析

  在ISI Derwent Innovations Index(DII)数据库中2,共检索到1522条专利文献(检索时间2018年9月)。对检索出的数据采用TDA和Excel等工具进行分析,结果如下。

  1.总体情况分析

  (1)专利申请国家(地区)和时间分布从全球的路网感知技术专利申请来看(图5),相关专利技术最早可追溯到上世纪九十年代。在2005年前,全球路网感知专利年申请量不超过50条,进入2006年后,全球关于路网感知技术的专利申请量增长迅猛。其中,2016年专利申请量达261件。申请量最多的前5位国家分别是美国、日本、中国、韩国和德国。其中,美国是最早开展路网感知技术研究的国家,自上世纪九十年代初期开始,美国的相关专利申请量稳中有升,并在2016年达到一个峰值。中国相对美国而言起步较晚,前期发展缓慢。中国的专利申请变化趋势与国际专利申请趋势大致相同,表现为前期增长缓慢,且在2014年以后增长迅猛。

 

 

 

  (2)专利技术国家(地区)分布

  从专利技术的国家(地区)来源来看,美国的专利技术最多,占总数的30.97%;其次是日本,占总数的28.60%;中国位列第三,占总数的21.76%。从专利技术的市场分布来看,专利主要分布于美国、中国、日本、WO和韩国。从图6和图7可以看出,美国是路网感知技术的输出国,其技术来源比例高于市场应用的比例。日本和中国除了是技术强国外,还是重要的市场,同为技术输出国。

 

 

  (3)   主要申请人分析

  从检索结果看,约有948家机构活跃在路网感知技术研发领域。专利申请数量位居前10位的机构均为企业(表5),且多为跨国公司。其中美国5家,日本4家,还有一家机构来自韩国,中国机构未进入前十。

 

 

  (4)   中国专利权人情况分析

  中国研发机构在路网感知技术领域申请专利的全球排位相对靠后,其中进入前40位的申请人依次为上海朗帛通信技术有限公司(SHANGHAI LANGBO COMMUNICATION TECHNOLOGY)、吉林大学(UNIV JILIN)、华为技术有限公司(HUAWEI TECHNOLOGIES CO LTD)、特路(北京)科技有限公司(TERLU BEIJING TECHNOLOGY CO LTD)。

  (5)   路网感知技术主题分析

  基于专利题名和摘要关键词绘制路网感知技术研发主题布局专利地图,由图8可以看出,该领域关注主题集中在包括发射器、频率接收器、通讯计算设备等在内的专用短程通讯技术装置、远程信息处理单元、汽车信息处理系统等方向。

 

 

  2.小结

  本部分对路网感知技术主题进行了专利文献分析。

  全球专利文献中关于路网感知技术的研究可以回溯到上世纪九十年代,进入2006年后,专利申请量才呈快速上升的发展态势。中国在路网感知技术方面的研究起步晚,但整体发展迅速,专利申请变化趋势与国际专利申请趋势大致相同,但是在时间跨度上滞后1-2年。全球关于路网感知技术的研究涉及20多个国家(地区),美国是这方面研究最多的国家,其次是日本,中国紧随其后。在全球开展路网感知技术研究的机构中,前十位均为企业,尤其以通讯行业企业居多。上述机构主要集中欧美日韩,中国机构未进入前十。国内专利申请量最多的企业是上海朗帛通信技术有限公司,全球排名20位。进入全球排名前40位的中国机构除吉林大学是高校外,其余三家均为企业,依次是上海朗帛通信技术有限公司、华为技术有限公司、特路(北京)科技有限公司。

  路网感知技术所涉及的技术主题集中在包括发射器、频率接收器、通讯计算设备等在内的专用短程通讯技术装置、远程信息处理单元、汽车信息处理系统等方向。(作者单位:中科院文献情报中心咨询服务部)

  参考文献

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