惯性导航产业市场分析

惯性导航产业市场分析一、军用领域：精确制导武器为主要增量，飞机、舰船等市场稳固军用领域方面，惯导系统在舰艇船舶、航空飞行器、航天飞机、制导武器、陆地车辆、机器人等装备上均有所应用，民用领域则包括消费电子、无人机、自动驾驶等相关行业。其中，军用领域为主要需求市场，其应用占比约80%，包括军用车、导弹、航天、舰船等军工企业；民用领域则包括消费电子、无人机、自动驾驶等相关行业，应用占比约20%。1.1航空惯导：由动力调谐陀螺逐渐过渡为激光陀螺美军航空惯性导航系统经历了从液浮陀螺、机械陀螺到动力调谐陀螺，再到激光陀螺和光纤陀螺的发展历程。惯性导航在军用飞机上的应用始于20世纪50~60年代，美国第二代超声速战斗机F104装备了平台式液浮陀螺仪惯性导航系统；20世纪50年代的B52同温层堡垒轰炸机（B-52Stratofortress），采用基于机械陀螺的早期机械式陀螺罗盘用于长距离导航和轰炸定位；20世纪60年代的F-4幽灵II战斗机（F-4PhantomII），则是采用配备了机械陀螺的改进的机械式陀螺罗盘，用于战斗导航和目标锁定。随着成本更低、性能更好的动力调谐陀螺仪研制成功，20世纪70年代开始，第三代战斗机（F14/15/16和Su-27等）装备的大多为动力调谐陀螺仪惯性导航系统。到了20世纪80年代，美国F-16战隼战斗机（F-16Falcon）采用基于环形激光陀螺的环形激光陀螺导航系统，用于高精度导航和多任务操作。美国现役主流战机包括F-22和F-35等，则基本采用环形激光陀螺仪捷联式惯性导航系统。而美国现役的全球最先进的B-2幽灵隐形轰炸机（B-2Spirit）则是采用配备了光纤陀螺的GPS/INS组合导航系统，用于隐形长距离轰炸。我国航空惯导发展路径和美军类似，首先研发成功的是液浮陀螺。1969年，我国航空工业某研究所开始研制我国第一套机载惯导系统523惯导系统，在历经长达10年左右的技术攻关试验测试后，523液浮陀螺与液浮加计基平台式惯导系统研制完成，系统精度为2海里/小时（CEP），主要指标达到国内惯导系统研制的先进水平。在液浮陀螺之后，我国于1975年左右开始展开对动力调谐陀螺原理样机的研究。1986年2月，航空工业某所研制的3套563S挠性平台式机载惯导系统并在安-26飞机上进行装机试飞，导航精度约2海里/小时，为今后进一步改进国产惯导的研制和引进吸收国外惯导技术打下了良好的基础，也为国产飞机提供惯导系统配套开辟了良好前景。1985年开始，我国开始研制装机使用的惯导563平台式惯导系统，经过10余年的研制迭代，563系统于1994年被航定委批准设计定型，成为第一个装备军机的国产惯导系统，解决了国内军用机载惯导系统的有无问题。为了提高实战性能，我国开始着手研制一个性能与美国空军标准惯导相当的航空惯导系统573惯导系统。1999年，573惯性导航系统设计定型，试飞定位误差0.77海里/小时，大大提高了惯导系统的实战性能。与国外发展潮流相同，激光陀螺逐渐成为动力调谐陀螺的替代产品。1995年航空工业某研究所研制出漂移为0.12°/h的单轴抖动激光陀螺实验室样机。2000年，我国在此基础上研制出国产化三轴塞曼激光陀螺组合样机，研究应用于空空导弹的激光陀螺，拉开了激光陀螺产品的序幕，与此同时，航空工业某所研制的的5207激光陀螺三个轴的精度优于0.05°/h，单轴精度达到0.03°/h。2001开始，针对激光陀螺的研究逐渐进入实际应用。2005年高精度抖动激光陀螺5213完成测试验证，由研制转向批产，陀螺工程样机精度达到0.005°/h，主要应用于593激光捷联惯导系统，装备于我国某型强击机。2009年，小型化的抖动激光陀螺5219、GD116、GD138等研发成功，为我国有人机、无人机等新一代航姿系统提供了性能优异的核心传感器。此后的五年，抖动激光陀螺成功率取得重大突破、精度水平得以全面提升标志着激光陀螺全谱系已建成。2012年，航空工业某研究所研制出213J1激光捷联惯性导航系统，具有惯性/卫星组合导航能力，采用深组合（EGI）方案，使用机上任务系统按隐身要求设计的卫星射频信号实现“惯性/卫星”组合导航。近年来，随着国内激光陀螺生产水平的不断提高和捷联惯性系统技术的不断进步，我国的激光捷联惯性导航系统已完成定型并开始形成装备产品，以其准备时间短、快速反应能力强、导航精度高等优点成为战机的首选惯性导航产品。随着新型载体对导航精度要求的不断提高，更高精度的航空惯性导航系统也已开始研制，以满足日益增长的长航时、高精度导航需求。我国目前军用飞机总数位列美国、俄罗斯之后，数量仅为美国军用飞机数量的25%，与GDP73%的占比差距巨大。其中军用直升机数量仅为美国的1/6，伴随福建舰航母的下水以及外部环境的越发紧张，中国或将再一次提高军费支出，新战机放量预计带来的未来航空惯性导航系统拥有巨大的放量空间。1.2航天惯导：陀螺种类应用较多，光学陀螺初显曙光美国航天器的惯导系统经历了从机械陀螺到激光陀螺，再到光纤陀螺的历程。土星V火箭（SaturnV）是20世纪60~70年代美国国家航空航天局（NASA）在阿波罗计划和天空实验室计划两项太空计划中研制使用的大型多级液体燃料运载火箭，其使用了以机械陀螺为基础的机械式陀螺罗盘，来用于月球任务导航的工作；在20世纪80年代，美国研制的航天飞机（SpaceShuttle）采用了的基于环形激光陀螺的导航系统，用于低地球轨道任务；到了21世纪初，国际空间站（InternationalSpaceStation,ISS）使用了GPS/INS组合导航系统，用于空间站定位和轨道调整，该系统配备了光纤陀螺。我国惯性技术发展历程与惯性技术在航天领域的应用情况密切相关，既得益于航天领域需求的牵引，同时也推进了航天技术的发展。国内有多所高校与科研院所从事航天领域惯性技术研究与应用研究，研制了早期的气浮陀螺平台系统、动调陀螺平台系统，以及目前“神舟”系列飞船、运载火箭采用的多型惯性系统，为我国航天与导弹事业的发展做出了卓越贡献。航天市场由于高自主性、运动全信息、高可靠性等要求，各个国家从导航产品研发之初就立足于使用惯性导航系统作为其主要核心导航制导传感部件，因此航天领域所有导航系统都有惯性导航系统的持续性需求，且随着技术发展已经出现使用激光捷联惯导系统和光纤捷联惯导系统的趋势。低轨卫星具有独特优势，各国加速布局争抢有利地位。近年来全球轨道卫星发射频率逐步提高，主要系低轨卫星在低延时通信、军事、物联网领域的价值逐渐显现。但由于卫星频轨资源具有时效性及稀缺性，低轨的频谱与轨道归属采用“先发先得”原则，因此包括中国、美国、英国、俄罗斯等主要经济体都在低轨卫星领域开展了一系列布局。以美国为例，包括SpaceX、亚马逊、波音等巨头均推出了相关的星座计划，其中SpaceX的规划为11927颗、亚马逊的规划为3226颗、波音的规划为2956颗。截止2022年7月，SpaceX的星链已累计发射2700余颗卫星，其中2500余颗当前处在运行状态。国内卫星计划与生产稳步推进，行业景气度有望迎来上行。2021年4月28日，中国星网集团在雄安新区成立，旨在建设中国的卫星互联网系统，构建卫星互联网产业生态。2022年5月20日，长征二号丙运载火箭成功将3颗低轨通信实验卫星发射升空。在火箭发射方面，随着民营火箭加速发展，火箭发射成本不断降低，未来有望撬动千亿级航天市场。1.3导弹及制导炸弹惯导：从激光陀螺逐渐过渡为光纤陀螺精确制导武器是采用高精度探测、控制及制导技术，能够有效地从复杂背景中探测、识别及跟踪目标，能从多个目标中选择攻击对象并高精度命中其要害部位，最终摧毁目标的武器装备。惯性技术是导弹和制导弹药最常采用的制导技术之一。除了部分末制导的武器如末敏弹，所有的精确制导武器都是需要配惯性导航。导航主要分为两种，惯导和卫导，但惯性导航属于必需品，它在精确制导武器的市占率也逐渐提高。由于精确制导武器具备命中精度高、杀伤范围大等特点，在现代战争中被广泛使用。在海湾战争中，占比8%的精确制导武器打击了伊拉克80%的目标。随后，精确制导在局部战争中的应用占比逐渐提升。纵观美军用于精确制导武器的惯性导航系统发展历史，从最早的机械陀螺，到激光陀螺，最后被光纤陀螺逐渐取代，同时MEMS陀螺也有了一席之地。20世纪70年代初，美军的AGM-65“小牛”（Maverick）导弹采用配备机械陀螺的早期模拟惯性导航系统，主要用于打击地面目标。20世纪80年代中期，美军的战斧巡航导弹（TomahawkCruiseMissile）采用配备环形激光陀螺的DSMAC和TERCOM惯性导航，与GPS和地形匹配进行组合导航。20世纪90年代，三叉戟IID5弹道导弹（TridentIID5SLBM）采用配备光纤陀螺的MK6AstroinertialNavigationSystem用于精确的战略打击。21世纪初，AGM-158JASSM（JointAir-to-SurfaceStandoffMissile）配备搭载了MEMS（微机电系统）陀螺的GPS/INS组合导航系统，用于远程精确打击。2010左右，GMLRS（GuidedMultipleLaunchRocketSystem）采用配备了光纤陀螺的GPS/INS组合导航系统，用于地面至地面的精确打击。精确制导武器是现代战争中打击军事目标的首选武器，在实战中消耗量巨大。现代战争中，导弹已成为消耗量最大的高技术武器，大量的防空反导力量保护下，精确制导武器需要达到较大的作战规模才能达到既定的作战目标。俄乌冲突爆发以来，俄军主要运用战术弹道导弹、巡航导弹、空地导弹、岸防导弹，并首次实战运用高超声速导弹，对乌指挥所、通信枢纽、机场、基地、军事仓库、防空系统、军事基础设施、国防工业设施等重要军事目标进行中远程精确打击。自2022年2月以来，俄罗斯武装部队已对乌克兰使用了5000多枚导弹和单向攻击无人机，并使用了其武库中几乎所有已知类型的常规导弹。根据俄国防部战报，截至5月30日，俄共摧毁乌3323辆坦克和装甲车、其他军车3294辆、1731门火炮和迫击炮、451门多管火箭炮、325套防空系统、183架固定翼飞机、128架直升机、1064架无人机，为有效掌控战场制海空权、支援地面作战行动发挥了重要作用。随着我国国防政策逐步转为积极防御政策，在未来的军事竞争中对于导弹新增列装和各项性能要求都会进一步提高，现役导弹也会根据新的性能要求逐步更替。精确制导武器应用占比提升，种类也越来越多。2023年惯性导航系统在导弹和制导炸弹领域的市场空间约为94.84亿元。据财政部报告，2023年中国国防支出预算15573亿人民币，按35%为装备支出计算，装备经费约为5450.55亿人民币；参照美国导弹和弹药申请经费占总采办经费的8.7%，预计我国目前各类导弹市场规模约为474.20亿元，制导系统约占总成本的40%，导弹武器制导系统的市场空间为189.68亿元左右；预计惯性导航系统在制导系统中成本比例为50%，则预计惯性导航系统在导弹和制导炸弹领域的市场空间约为94.84亿元。在武器系统制导化趋势的推动下，制导弹药的需求愈来愈高，随着MEMS等低成本、小体积的惯导系统的应用，越来越多的弹药开始加装惯导系统如巡飞弹。巡飞弹作为导弹的一种，主要由有效载荷、制导装置、动力推进装置、控制装置、稳定装置等部分组成。以沙特制造的ZD系列巡飞弹为例，其前方为光电有效载荷，还包括卫星导航与惯性导航单元，后面是弹头、电池、飞行控制和测试和控制单元，电动机在后直接驱动带折叠叶片的双叶螺旋桨。1.4陆用惯导：由光纤陀螺逐渐向MEMS过渡陆用惯性导航系统是应现代地面战争条件下新的作战方式的要求而产生的。这种作战方式要求部队能在广阔的作战地域内快速准确机动，并能够迅速投入战斗，要求坦克、装甲战车等地面作战平台不仅要具有高机动性和运动中射击能力，还能够随时掌握自己、友军、敌军的位置以便协同作战；要求自行火炮之类的作战车辆必须具备频繁且随机地机动与快速瞄准射击的能力，并能够迅速转移到新的射击阵地。所有上述特征都需要地面作战平台具备地面自主导航能力，即在复杂的战场环境下，在无法依赖外部信息的条件下能够自主实时测量自身位置的变化，准确确定当前的位置，精确保持动态姿态基准。惯导系统一方面可以为火炮提供航向角和姿态角，另一方面可以协助装甲部队在卫星导航失效的条件下快速准确移动到指定位置参与战斗。以轮式自行火炮为例，惯导系统可以为火炮提供航向角和姿态角，以便火炮结合目标信息、弹道条件、气象条件以及地形条件解算射击诸元，同时也可以为行军机动、阵地转移提供位置信息。美军应用在陆军装备的惯性导航系统从最早的机械式陀螺向光学陀螺及MEMS陀螺过渡。20世纪50年代，美军的M48巴顿坦克（M48Patton）采用配备机械陀螺的早期机械式陀螺罗盘，主要用于基础导航和炮塔定位。20世纪60年代，美军的M60巴顿坦克（M60Patton）配备了改进的机械式陀螺罗盘。20世纪80年代中期，美军的M1艾布拉姆斯主战坦克（M1AbramsMainBattleTank）采用AN/VSG-2进行战场导航与炮塔定位，陀螺类型为环形激光陀螺。21世纪初，斯崔克装甲车（StrykerArmoredVehicle）则配备了具有光纤陀螺的AN/GSN13用于战场导航和部队协调。2010左右M2布莱德利步兵战车（M2Bradley）采用配备了MEMS（微机电系统）陀螺的GPS/INS组合导航系统，用于高精度导航和多任务操作。目前我国新式坦克装备安装中低精度的光纤陀螺仪惯导系统，由于地面作战平台对导航精度需求较低，且随着MEMS陀螺仪精度的提高，未来可能将被成本更低的MEMS惯导系统所替代。陆用惯性导航系统的特征主要包括以下几个方面：使用环境复杂。针对不同的车载平台以及任务场景，陆用惯性导航系统工作的环境与同类其他军种装备相比，使用的环境条件更加的复杂多变，如卫导信号遮挡严重的森林环境、机动频繁的山路条件等，根据车载武器系统的作战环境，需要选取相适应的导航模式。机动性高。现代地面战争要求载车在复杂多变的作战区域内灵活机动，并为武器发射提供精确的地理坐标和水平、北向基准，做到“停车就打”甚至“边走边打”。利用里程计或GNSS等实现惯性导航系统初始对准的快速性，以及外界设备辅助惯性导航系统实现高精度定位定向才能保证车载武器系统的机动性。适应性强。车载武器系统需要很强的适应性才能够在复杂多变的作战环境中保持高精度定位定向性能，所以单一的定位技术手段已经难以满足陆用导航系统对复杂情况的应对，多定位技术手段融合是提高车载武器系统适应性的主要趋势。1.5航海惯导：由传统机电陀螺向多种陀螺发展航海领域惯性系统的研制和发展源自潜艇的装备需要，其作用是为长期在水下潜航的潜艇连续提供安全航行和发射导弹所需的导航参数和艇体运动参数。潜艇采用惯性导航技术可以增强长时间隐蔽性，也可提高导弹发射的命中概率。此后，随着惯性导航系统成本的不断降低和中等精度舰船惯性导航系统的出现，许多载有导弹武器的水面舰艇也装备了惯性导航系统。美军应用于舰船的惯性导航系统从最早的机械陀螺根据场景的不同向激光、静电、MEMS等多种陀螺形式发展。20世纪40年代，美军的弗莱彻级驱逐舰（Fletcher-classDestroyer）采用早期机械式陀螺罗盘，陀螺类型为机械陀螺，主要用于基础导航与航向控制。20世纪50年代，福莱斯特级巡洋舰（Forrestal-classAircraftCarrier）则采用改进的机械式陀螺罗盘。20世纪90年代，陀螺技术进步，激光陀螺问世后阿利·伯克级驱逐舰（ArleighBurke-classDestroyer）采用装载环形激光陀螺的AN/WSN-7RingLaserGyroNavigationSystem，具有高精度、高可靠性。21世纪初的俄亥俄级弹道导弹潜艇（Ohio-classSubmarine）采用装载静电支撑陀螺的ElectrostaticallySupportedGyroNavigator（ESGN），用于战略导航和导弹发射；尼米兹级航空母舰（Nimitz-classAircraftCarrier）采用光纤陀螺，搭载AN/WSN-9DigitalHybridSpeedLog导航设备，用于高精度导航和航向控制。2010年左右，朱姆沃尔特级驱逐舰（Zumwalt-classDestroyer）采用配备MEMS（微机电系统）陀螺的先进的GPS/INS组合导航系统，用于高精度导航和多任务操作。我国舰船惯性导航系统的发展始于20世纪50年代，经过了以基于传统机电陀螺仪的平台式惯性导航系统为代表的早期发展阶段。近年来在高精度系统方面取得了较大的进展，在追求性价比方面也进行了有益的尝试：液浮惯性导航系统精度不断提高，静电陀螺监控器技术日趋完善，激光惯性导航系统逐渐成熟，光纤陀螺也已开始应用。随着我国激光陀螺仪惯导系统技术的成熟，未来我国主要新型舰艇装备将和美国海军一致，逐渐更换为激光陀螺仪捷联式惯导。在我国远洋经济发展和海军走向蓝色海洋的推动下，远洋航行和作业对惯性导航的需求势必增加，而且一艘舰艇除舰船自身需要至少一套惯导系统或组合惯性导航系统外，舰船上的其他稳定平台也离不开惯性导航系统，因此惯性导航系统在航海/海军市场有巨大的潜力。美国海军能力仍然处于世界领先位置。目前美国拥有11艘航母以及约83艘核潜艇，以及多艘巡洋舰、驱逐舰以及两栖舰船。从舰队规模上仍然处于领先地位。其中，核潜艇包括14艘弹道导弹核潜艇以及69艘攻击型核潜艇。航空母舰包括10艘尼米兹级核航母以及1艘福特级核航母。我国加快现代化海军的建设进程。我国海军包括潜艇部队、水面舰艇部队、航空兵、陆战队、岸防部队等，下辖东部战区海军（东海舰队）、南部战区海军（南海舰队）、北部战区海军（北海舰队），海军陆战队等。战区海军下辖基地、潜艇支队、水面舰艇支队、航空兵旅等部队。按照近海防御、远海防卫的战略要求，加快推进近海防御型向远海防卫型转变，提高战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力，努力建设一支强大的现代化海军。“十四五”期间，海军造舰高峰期持续。未来10年内解放军海军将大量装备现代化新型舰艇，逐步淘汰落后舰艇，并迅速建立现代化的海军作战力量，或将组建4类针对性的海上作战力量，分别是航母联合攻击群、两栖登陆攻击群、远洋机动舰队与近海防御舰队。每支舰队由不同类型舰艇搭配组建，各自承担不同的作战任务。随着国产003号航母福建舰的下水，我国已经拥有3艘航空母舰，但是与美国航母相比仍然有较大差距，预计“十四五”期间，航母数量或将持续增长，围绕航母联合攻击群需求，将带来驱逐舰、护卫舰、潜艇以及补给船舶的需求，预计将有多艘两栖登陆舰下水，以及配套的驱逐舰、护卫舰、气垫登陆船等形成两栖攻击战斗群。我们预计，未来我国海军建设将持续增长，未来五年总体市场规模或将达到600亿美元。二、民用领域：民航、无人机、汽车贡献主要增量市场2.1民航惯导：国产大飞机有望打开全新民用市场空间民用航空是惯性导航系统的另一大应用领域。由于惯性系统是目前飞行器不可或缺的角度传感系统，随着惯导系统技术的发展其成本逐渐下降，性能可靠性不断提升，尤其是光纤和微机电陀螺应用的普及，使得目前各类新型飞机已普遍配置惯导系统，尤其是跨洋飞行的大型客机难以借助地面无线电导航台的引导，全部采用以惯导系统为主要设备而以卫星导航和飞行仪表为辅助设备的导航系统设置。C919是中国自主研发的大型客机。C919的惯导系统，采用了光纤陀螺仪（FOG）和加速度计构成的惯性测量单元（IMU），是由中航工业凯天电子与美国霍尼韦尔成立的合资公司提供的。中国商飞预测，未来20年，C919所处的单通道细分市场，需求32055架新机，价值约3.63亿美元。预计2019-2038年，C919需求约2000架，市场规模约1000亿美元，而民航客机的惯导系统价值量占比相对较高，通常在整个飞机系统中占比5%至10%左右，因此会带来50-100亿美元的市场。空客A320飞机是全球各航空公司广泛使用的民航客机机型之一。A320飞机上有3个相同且独立的ADIRU，每个ADIRU包含两个部分，即ADR（大气数据基准）部分和IR（惯性基准）部分，这两部分相互独立，其中一个失效不会影响另一个的正常工作。IR包括激光陀螺和加速度计，与计算机组合后成为IRS（惯性基准系统），在给定的初始条件下，通过测量飞机加速度并进行积分计算等步骤能够实时确定飞机位置，这就是我们常说的“惯性导航”，它不依赖任何地面或空中设施辅助，是A320飞机最基础的导航方式。正常工作时，IRS主要提供飞机的地速、位置、姿态、飞行航迹矢量、航向和加速航迹信息，帮助飞行员建立充分的情景意识。随着我国国产民航客机的发展，该市场具备较高的成长空间。中国市场民用飞机的需求正在迅速增长，根据调研机构Gary的报告，2023年，中国民用飞机体量预计将达到15200架，相比2018年的9755架，增长约56%。而根据波音公司发布的《CommercialMarketOutlook2021-2040》预测，中国未来20年内将成为全球最大民用飞机市场，至2040年，中国民用航空客运量将占全球总客运量的20%，民用航空市场规模预计超过1.8万亿美元。2.2无人机惯导：多机型，全场景促进惯导进一步应用惯性技术在无人机上的应用，主要是利用新型惯性器件及捷联惯性导航技术为无人机提供精确的速度、位置、姿态等信息，从而实现其精确的导航定位。根据用途和设计特点，无人机可以分为固定翼无人机、多旋翼无人机、垂直起降和转场无人机等多种类型。惯性测量单元在固定翼无人机中用于姿态控制和飞行稳定性的维持，在多旋翼无人机中用于姿态控制、飞行稳定性和精确定位，在垂直起降和转场无人机中起到关键作用，用于飞行模式转换和姿态控制。它还可以与其他传感器如GPS（全球定位系统）和磁力计配合使用，提供更准确的导航和定位信息。同时，惯性测量单元还可以用于无人机的姿态估计、动作检测和避障等功能，提高无人机的自主性和安全性。根据Frost&Sullivan（沙利文咨询公司）数据，2020年全球民用无人机市场规模为993.40亿元，预计到2024年全球民用无人机市场规模将达4157.27亿元，2020-2024年复合增长率为43.03%。Frost&Sullivan估计，2020年中国民用无人机行业整体市场规模达599.05亿元，而根据测算，无人机中的惯导系统价值量占比约2%，因此仅中国2020年民用无人机惯导系统市场规模可达12亿元，发展潜力巨大。2.3资源勘探惯导：资源勘探难度逐渐加大，催生高端惯导需求在资源勘探领域的钻探开采中，需要测量井身轨迹和钻头的实际位置，从而保证井深达到预定位置。现代石油开采为提高效率降低成本，一般采用一孔多径的方式，即在一个开口处通过改变地下开采井的路线，向井口的“前-后-左-右-中”五个方向分别钻探挖掘，这也需要惯性导航系统引导。尤其是石油勘探行业，对斜度和方位的测量有着更高的要求。在石油资源日益枯竭的背景下，国内外钻井界纷纷将目光投向滩海、湖泊、稠油油藏及海洋等复杂地况的勘探和开发。大位移井、大斜度井、丛式井、水平井日益增多，对精度更高、性能更加可靠的石油测斜仪器的需求也随之增长。惯性基石油测斜仪作为国际钻井中普遍采用的先进测量仪器，能够在175°C的高温环境下可靠测量定向参数和伽玛值，耐温高达200℃，耐压高达150MPa，并将深井中测试的数据准确、及时地反馈到地面控制中心，通过远程控制系统实现钻井方向的精确导航，因此在惯性基石油测斜仪中常用的是光纤陀螺。随着石油资源日益枯竭，勘探和开发情况愈加复杂，因此就需要精度更高、性能更加可靠的石油测斜仪器。而惯性技术的应用，使得这种要求得以满足，通过采用高精度、高分辨率的惯性及磁传感器来精确测量钻井过程中井斜角、方位角及工具面角等工程参数，从而实现井身轨迹与钻头位置的实时监测。2006年我国石油测井仪器销售总额为11.2亿元，2010年为21.9亿元，2011年增长到25.7亿元，复合增长率18.25%。其中2010年基于惯性技术的石油测斜仪器销售额为15.33亿，占石油测井仪器销售总额的比例为70%。按照18%的年均复合增长率，2025年惯性基石油测斜仪市场规模将达35亿元。2.4车载惯导：自动驾驶逐步落地引发广阔惯导需求车载惯性导航系统即应用于车载领域的惯性导航，产品形态主要以P-Box（定位盒子）为主，主要电气架构包括IMU模块、电源、卫星接收机、收发器、天线等。IMU通常与GNSS协同，同时采用多传感器数据融合技术，实时提供高精度的载体位置、姿态、速度和传感器等信息以实现城市峡谷、隧道桥梁、地下车库等卫星信号质量较差环境下的持续高精度定位。在汽车智能化发展的大趋势下，汽车厂商对惯性导航模组器件的需求将日益增加。车载惯性导航模组器件是汽车实现智能驾驶的关键零部件之一，主要下游客户为汽车整车厂商，多家智能汽车主机厂及自动驾驶科技公司均已采用惯性导航作为定位系统的一部分。自动驾驶的发展推动高精度定位技术在汽车领域的应用。GNSS+IMU系统的互补优势逐渐得到重视，目前其在车中的应用落地正不断加速。目前惯性导航已成为众多车企量产自动驾驶的主流方案，小鹏P5/P7已标配惯性导航，蔚来ET7、智己L7、华为AITO、哪吒汽车等车型也将配置惯性导航。除此以外，Waymo、Apollo、Momenta等面向L4路线的自动驾驶科技企业亦采用惯性导航作为自动驾驶标配硬件。惯性导航系统有望凭借其自主性成为自动驾驶高精度定位中必不可少的关键部件，是L3及以上等级自动驾驶车辆不可或缺的模块，能够在GPS、GNSS、5G等外部信号不佳时通过自身运动信息实现定位。车用高精度的惯性导航是随着智能驾驶的兴起新增的市场。根据著名传感器研究机构Yoledevelopment的估计，自动驾驶惯性传感器IMU的2018年的全球市场规模为1.6亿美元，预计到2022年将达9亿美元。根据惯性导航传感器价格一般是惯性导航系统的1/5，由此测算自动驾驶领域惯导系统的全球市场空间在2018年为8亿美元，至2022年为45亿美元，对应2018-2022年CAGR为54%。此外，根据iimedia估计，2025年全球无人驾驶汽车市场规模将突破1200亿美元，2021-2025年复合增长率为46.78%，增长潜力巨大。预计到2025年我国L2级乘用车渗透率有望达到50%，销量达到1305.5万辆，L3级乘用车渗透率为4%。L2及以上基本都需要配备一套IMU。作为自动驾驶的标配产品，随着L3及以上自动驾驶的逐步渗透，车载惯性导航市场空间有望快速扩大。2.5高铁检测惯导：高速铁路里程增长带动惯导需求释放高速铁路出现后，如何快速、准确地判断轨道是否发生形变、损失、路基是否沉降变得尤为重要，而基于惯性技术的路轨检测车则可以自动地测道高低、轨向、水平、扭曲和轨距等轨道不平顺度以及轨道损伤等。因此，轨检小车一方面可用于铁路铺设，另一方面可以完成铁路的日常养护以及维修等。我国在运营高铁线路共27684公里，建设中的高铁线路为10026公里，远超其他国家。至2019年底，中国高速铁路营业总里程达到3.5万千米，居世界第一。截至2020年年底，全国铁路营业里程14.6万公里，高速铁路运营里程达3.79万公里，稳居世界第一。截至2021年12月30日，中国高铁运营里程则突破4万公里。随着高铁建设进程不断推进，高铁轨道检测需求也将不断增加。三、竞争格局：惯导下游环节行业较为集中，军工院所占据主要市场3.1国外企业：海外巨头产业链全面，产品谱系丰富（1）霍尼韦尔国际公司霍尼韦尔成立于1906年，是美国一家以电子消费品生产、工程技术服务和航空航天系统为主的跨国性公司，总部位于北卡罗来纳州夏洛特。霍尼韦尔公司是世界激光陀螺研究的先驱，长期以来一直领跑国际激光陀螺领域的最新进展。公司在激光陀螺方面的基本发展路线是：以技术发展为基础，拓展产品成系列化，其惯导产品可以应用在航空、无人机、导航等领域。同时公司一直致力干涉式光纤陀螺和谐振型光纤陀螺的研究，典型产品有导航级Spirit惯性测量单元与战略级高性能太空光纤陀螺HPSFOG。（2）诺格公司诺格公司，又称斯罗普•格鲁曼公司（NorthropGrumman），成立于1994年，是诺斯罗普公司收购格鲁曼公司后组成的。诺格公司于2001年收购了利顿工业公司，成为激光陀螺的主要生产者，其基本发展路线是：1994年之前主要发展机抖激光陀螺技术；1994年—2000年发展三轴激光陀螺以及零闭锁陀螺技术，2000年后的研究主要是微型激光陀螺。在航空领域，诺格公司的LCR-100姿态航向参考系统用于神经元无人机试飞并获得成功、LCR-100N导航设备将确定用于比奇空中国王特种飞机；后续推出的LN-260被美空军选定为F-16多国战斗机机群进行航空电子设备更新，用于F/A-18E/F“超级大黄蜂”和EA-18G“咆哮者”战斗机的光纤惯性导航系统样机也正在研制中。目前诺格也在研究四质量块音叉结构的MEMS陀螺仪，可实现正交误差补偿，模态匹配、自校准等，零偏稳定性可达0.021°/h，属于国际领先水平。（3）赛峰法国赛峰（萨基姆）公司是欧洲最大的激光陀螺仪生产厂家，于1977年开始涉足激光陀螺仪领域，其激光陀螺仪产品主要以GLC-8、GLC-l6和GLS-32激光陀螺仪为主。其中，GLS-32机抖陀螺仪主要用于航空及潜艇的捷联惯导系统，采用该陀螺仪的SIGMA40惯导系统的导航定位精度为1.5nmile/24h；GLC-l6型陀螺仪（零偏稳定性0.01°/h）是一种方形光路的机抖陀螺仪，主要用于直升机、小型运载火箭等；GLC-8型陀螺仪腔长仅为8cm，零偏稳定性0.1~10°/h，主要用于射程60~100km的战术导弹。2021年赛峰收购收购挪威MEMS惯性传感器厂商Sensonor，Sensonor是MEMS技术领域的全球领导者，为高精度应用设计和制造先进的MEMS陀螺仪及惯性传感器模组。Sensonor在为高振动、高冲击等恶劣环境开发和制造可靠的MEMS传感器方面拥有40多年的丰富经验。Sensonor主要产品为三轴陀螺仪和IMU，以战术级为主，行业地位位于高性能MEMS惯性传感器市场前十。（4）英国BAE系统公司英国BAE系统公司是一家总部设在英国伦敦的跨国军火工业与航空太空设备公司。BAE公司的MEMS谐振环陀螺仪最小体积仅有16.387cm3，零偏稳定性优于0.1°/h，IMU可植入士兵战靴，实现单兵全时导航。BAE谐振环陀螺仪有角速率和速率积分两种模式，用于高速旋转弹、中程导弹和美国155mm制导神箭炮弹等武器系统。南非迪奈尔宇航系统公司选择了BAE系统公司的SiIMU02最新固体惯性测量单元（IMU）作为其新型A-Darter空-空导弹的中程制导组件。A-Darter是第五代红外制导空-空导弹系统，用于对抗在未来空中作战中装备有复杂电子对抗系统的战斗机。3.2国内企业：军工院所为主，民营企业为辅3.2.1国有企业：各院所与下游不同军兵种、装备型号对应配套（1）西安飞行自动控制研究所西安飞行自动控制研究所建于1960年，位于西安市高新技术开发区电子产业园区。该研究所是我国航空工业导航、制导与控制技术研究中心，集产品设计、开发、生产、服务于一体，用户涉及多个行业和军兵种，形成了横向覆盖歼击机、运输机、轰炸机、直升机、无人机、导弹等多类飞行器，纵向从零部件到系统集成的产品谱系。主要导航类产品有：挠性平台式惯导系统、挠性捷联综合惯导系统、激光捷联式惯导系统、光纤捷联航姿系统、MEMSIMU、MEMS组合导航系统等。该研究所还是国产大飞机C919飞控I系统供应商。2023年3月，西安飞行控制研究所在《中国惯性技术学报》上发表论文，宣布新研制成功了激光陀螺芯片，使得激光陀螺从拳头大小缩小到绿豆大小，且精度相应提高30%。（2）航天电子航天时代电子技术股份有限公司成立于1986年，为国内A股上市公司，该公司隶属中国航天科技集团，主要从事民用和军用航天电子测量、航天电子对抗、航天器导航与制导、航天电子元器件等产品的研发生产，产品涵盖高性能传感器、无线测量控制系统、卫星导航及应用系统、自动跟踪和数据收集、导航制导系统等方面。主要导航类产品有：挠性平台式惯导系统、激光捷联式惯导系统、光纤捷联航姿系统。（3）中国航天科工集团第三研究院第三十三研究所中国航天科工集团第三研究院第三十三研究所创建于1965年，是航天科工集团从事惯性制导技术研究的核心单位，是集研究、设计、试验和批生产于一体的导弹惯性系统与控制系统专业研究所。三十三所构建了以惯性导航、伺服控制、智能传感、卫星导航、综合电子集成、微电子、结构设计与仿真等为核心的专业技术体系，多项技术处于国内领先、国际先进水平，产品规模位居同行业前列。其中，石英挠性加速度计、光纤陀螺、核磁共振陀螺等技术国内领先，电动伺服技术国内一流。主要导航类产品有：高精度平台式惯导系统、激光捷联式惯导系统、光纤捷联航姿系统、惯性仪表和器件。（4）西安现代控制技术研究所西安现代控制技术研究所是从事国防技术研究的大型综合性研究所，专业涉及飞行器设计、控制与仿真、光电子技术、精密机械、图像处理、飞行器动力工程、空气动力学、非金属材料等二十余类，主要从事控制系统总体和重要部件的研制。同时研究所还是我国“制导兵器技术开发中心”、“弹药技术研究开发中心”和兵器工业“制导火箭武器系统研发中心”，主要从事精确打击、远程压制、高效毁伤等领域战术导弹、制导弹药和灵巧与巡飞弹药武器系统总体及主要部件的研制，已研制出战术导弹、火箭弹和智能弹药等武器装备20余种，分别装备到陆军、陆航、空军、火箭军等部队并形成了战斗力，如红箭-8、红箭-9、红箭-10、远程多管火箭炮及系列机载空地导弹武器系统等。（5）中国兵器工业导航与控制技术研究所中国兵器工业导航与控制技术研究所是兵器惯性导航、制导控制、弹药总体的专业研发机构，主要从事惯性导航、制导控制、制导弹药总体三大业务单元，产品覆盖十余个技术领域，开发出高、中、低精度系列化的光纤陀螺、陆用惯导、弹用惯导等产品，成功应用于多种武器装备。导控所产品门类齐全，其中光纤陀螺产量与工程化技术水平在国内居领先地位，光纤惯导系统产品已成功应用到20多种武器装备中；制导火箭、制导炮弹、制导航弹、高动态卫星接收、训练模拟器等技术达到了国内领先或先进水平。（6）航天十三所中国航天科技集团公司第九研究院第十三研究所（航天十三所）成立于1960年，是我国最早组建的惯性技术科研单位，主要从事惯性平台系统、惯性捷联系统、惯性仪表及其机电一体化专用测试设备的研制、开发工作，技术水平居国内领先地位。航天十三所长期致力于我国惯性技术的创新与发展，历经几代人的努力，掌握了制约我国新一代惯性器件发展的核心关键技术，拥有了完全自主知识产权的静压液浮和三浮惯性平台系统、挠性陀螺仪及惯性系统、