2020年我国惯性导航行业下游需求领域分布及市场前景分析

一、国防领域

惯性导航及控制系统是现代国防系统的核心和关键技术产品，被广泛应用于军用飞机、导弹、舰艇、核潜艇及坦克等国防领域。

解放军军费开支保持增长态势，军工行业处于快速发展期。目前我国军费开支保持较快增长，2004-2019 年 CAGR 达 11.9%。2015 年以来，受GDP 增速下降和军改影响，国防预算增速有所下滑，但仍高于 GDP 增速。2019 年根据财政部预算草案，国防支出预算增长约 7.5%。2004-2019 年我国国防支出情况如下图所示：

我国国防支出情况

资料来源：财政部

2019 年我国的国防支出占 GDP 比例仅为 1.9%，与世界主要国家相比明显偏低，具有合理的快速增长空间。我国周边和国际的安全形势迫使我国必须增加国防预算，以应对日益复杂多变的国际环境。与此同时，军改完成以后，解放军有重塑武器装备和国防信息化装备的需求，形成了军委管总、战区主战、军种主建的格局，这推动解放军由数量规模型向质量效能型转变，制导化弹药装备需求快速增加。2019 年世界主要国家军费占国民生产总值的比例如下图所示：

全球主要国家的国防支出占GDP比例

资料来源：财政部

1、航空领域

航空惯性导航系统是应军用飞机的需要发展起来的。惯性导航在军用飞机上的应用始于 20 世纪 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。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。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。

随着 20 世纪我国自行研制的第一代机载惯性导航系统开始装备军用飞机，我国航空惯性技术的应用和研制水平得到了大幅提升。目前，以基于动力调谐陀螺的捷联式惯性导航系统为核心，综合卫星、多普勒雷达及磁传感器等导航设备的信息，采用余度配置和多传感器信息融合技术的惯性组合导航系统已形成了系列化产品。

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。

2、精确制导武器领域

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。惯性导航系统在导弹和制导炸弹领域的市场空间约为 77 亿元。

3、航天领域

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、新型导弹、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。

4、陆战领域

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。

5、舰用领域

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。

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。

二、民用领域

1、无人机

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。目前无人机在军事领域的应用最为成熟，同时随着人们对无人机认知程度的加深，其在遥感测绘、边海防、森林防火、管道巡线、应急救灾、警务执法等民用领域呈现出迅猛的发展态势。

2、智能驾驶

惯性导航具有输出信息不间断、不受外界干扰等独特优势，可保证在任何时刻以高频次输出车辆运动参数，为决策中心提供连续的车辆位置、姿态信息，这是任何传感器都无法比拟的。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 Yole development 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%。

3、石油勘探领域

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。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°C，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。

4、移动通讯——动中通

“动中通”是指通过天线基座对天线进行动态调整，使平台保持和通讯卫星相对稳定的状态，从而保证通讯质量。惯性传感器是动中通的核心部件，在车辆运动过程中根据惯性测量信息自动控制天线的方位、仰角和极化角，确保天线的波束中心始终精确指向卫星，使系统在静态、高速、高动态下均可稳定运行，具有很高的机动性和灵活性。动中通共分四类：车载、船载、机载和全自动便携站等产品，主要应用于应急通信、移动办公、电视台现场直播、航空宽带、商船通信、军用通信、游艇、渔船等领域。

5、高速铁路领域

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。