國內慣性導航產業格局
慣性導航產業鏈主要分為器件製造、模塊組裝和軟體設計兩個層級。在產業鏈上遊，慣導系統元器件主要包括電子元器件、慣性器件和其他參考信息設備；產業鏈中遊主要產品包括信息採集處理模塊、測量單元模塊和衛星測姿模塊，以及對各模塊進行系統集成和軟體設計。
慣性器件是核心裝置，在慣導系統領域中製造難度最大，價值佔比最高，但毛利率水平低於中遊。產業鏈上遊慣性器件研發和製造難度最大，價值量也相對較高，但其毛利率低於中遊模塊組裝和軟體設計。目前我國在中低端陀螺儀已基本實現了國產化，高端陀螺儀仍依賴進口。對於精度需求不高的民用慣導系統，上遊陀螺儀供給充分，價格穩定。
慣性（組合）導航產業鏈
資料來源：星網宇達招股說明書，中信建投證券研究發展部
民營企業多集中在中遊。
產業鏈中遊主要根據下遊客戶對慣性產品需求及實際工作環境將上遊廠商生產的標準化慣性器件進行慣性技術測試等相關工序，並根據參數及目標工作環境調整慣性技術系統以對慣性器件進行糾偏、補償等，結合集成相關功能性晶片、基礎元器件等工序，並選用適當算法、參數，開發適合客戶行業及工作特點的軟體，最終進行系統集成形成能為下遊終端用戶直接應用的慣性技術產品。
下遊應用領域包括軍用和民用兩部分，軍用市場基本被國內軍工企業佔據，民營企業集中在民用市場。
軍用領域方面，慣導系統在艦艇船舶、航空飛行器、太空梭、制導武器、陸地車輛、機器人等裝備上均有所應用。我國軍工企業具備慣性技術全產業鏈的生產能力，大部分的軍用慣性市場被軍工企業佔據。民用市場包括大地測量、石油鑽井、電子交通、汽車安全、消費電子等領域，民營上市公司中僅有耐威科技具備 MEMS 傳感器（含陀螺儀）的生產能力，且 MEMS 傳感器的生產具有規模效應，規模越大，成本越低，競爭力越強。
目前，軍用慣性技術主要向著高性能和高可靠性發展，民用市場則向高精度、低成本和小型化方向發展。
對於軍用市場，主要向著高性能和高可靠性發展，一方面，戰略武器需要更高精度的慣性儀表與系統技術，另一方面，對於常規運載體，需要可靠性更高的慣性技術；而對於民用領域，則主要是向著高精度、低成本、小型化發展。
國內具備慣性傳感器研究和製造實力的多集中在軍工企業，民營企業主要參與中遊慣導系統設計和製造。
目前，具備慣性傳感器製造能力的企業主要有中航六一八所、航天三十三所、航天十三所、航天電子、耐威科技等，多為軍工企業。具備慣導系統製造能力的企業包括航天三十三所、航天十三所、中航六一八所、航天電子、航天七零四所、耐威科技、西安晨曦、中星測控和星網宇達等，民營企業多集中在中遊慣導系統設計和製造上。
慣性導航產品市場的主要競爭者
目前慣性導航在各軍種裝備中廣泛應用，每年市場空間超過百億。
1、軍用飛機
慣性導航系統是現代軍用飛機的必備裝置，精度需求一般為導航級。在現代戰爭中，由於戰場環境的複雜性，軍用飛機難以完全依靠衛星定位系統和地面導航裝備完成導航工作，慣性導航系統不受外界信息幹擾和戰場地理環境制約，可以保障軍機在戰鬥期間完成實時導航和定位。不同機種的任務特點對導航精度要求有一定差別，但整體需求基本為導航級精度。
第二代戰機採用平臺式液浮陀螺儀慣性導航系統，第三代戰鬥機多採用動力調諧陀螺儀慣導系統。慣性導航在軍用飛機上的應用始於 20 世紀 60 年代，隨著第二代超聲速噴氣戰鬥機的問世，軍用飛機開始裝備慣性導航系統，如美國第二代戰鬥機 F104 裝備的即為平臺式液浮陀螺儀慣性導航系統。隨著成本更低、性能更好的動力調諧陀螺儀研製成功，20 世紀 70 年代開始，第三代戰鬥機(F-15、F-16 和 Su-27 等)裝備的導航系統大多為動力調諧陀螺儀基系統，例如，美國 F-16 戰鬥機裝備的基爾福特 Gyroflex 動力調諧陀螺儀慣導系統以及 F-15 戰鬥機上裝備的利頓 LN30 裝備。
美國現役主流戰機包括 F-22 和 F-35 等，基本採用環形雷射陀螺儀捷聯式慣導系統。20 世紀 80 年代中後期，環形雷射陀螺儀捷聯式慣性導航系統已達到了中等精度性能要求，系統可靠性高、壽命長，系統體積、質量和成本僅為同等性能水平的平臺慣性導航系統（動力調諧陀螺儀）的 1/2 或 1/3.目前現役主流戰機基本使用環形雷射陀螺儀捷聯式慣性導航系統，如諾格公司的 LN100G 裝備於 F-22 和 F-35 戰鬥機等。
美國軍用飛機慣導系統演變歷史
資料來源：中信建投證券研究發展部
美國新研飛機和改進改型飛機大多採用光纖陀螺儀導航系統。目前，國際上光纖陀螺儀慣性導航系統的精度已達導航級標準，如諾格公司的 LN251 和 LN260，LN251 裝備於美國陸軍的獵手無人機和美國海軍的 E-2 先進鷹眼預警機，LN260 被選中升級美國空軍 F-16 機隊和美國海軍 F-5 虎 II 戰鬥機。
諾格公司 RLG 和 FOG 慣性導航系統對比
資料來源：《慣性技術在航空領域的發展與應用》，中信建投證券研究發展部
根據 Flightglobal 最新數據顯示，目前我國空軍二代殲擊機及強擊機（J-7、J-8、Q-5）仍有 591 架，三代機（J-10、J-11、J-15）數量僅有 634 架。從戰機代繫結構上看，二代與三代戰機數量大致相等，另有 40%左右的二代機及早期三代機已面臨退役，急需新型戰機填補數量空缺。我們預計，未來我國空軍二代機將逐步退出戰備序列，主戰機型將以三代機為主逐漸向四代機過渡。
未來雷射陀螺儀、光纖陀螺儀在我國軍用飛機市場前景廣闊。相比於美國，我國不僅在戰機數量上有巨大差距，在飛機代數也有明顯差距，目前我國仍有一半的戰鬥機為二代機，二代機大多數採用機電陀螺儀慣導系統，隨著殲-7、殲-8 等機型的陸續退役，機電陀螺儀慣導未來也將逐漸被淘汰。對標美國三代機、四代機的裝備情況，我們認為，未來我國新增軍用飛機將逐步採用雷射和光纖陀螺儀慣導系統。
每年我國軍用飛機慣導系統市場空間約為 25 億元左右。對於國內軍用飛機市場，根據 World Air Force 估計，我國各式在役軍用飛機合約計 3000 架。按照四年的慣導系統更換周期計算，每年將有 750 架飛機進行慣導系統更新；新增需求方面，每年新增約 90 架各式軍用飛機；按照每架飛機裝備主副兩套慣導系統、每套慣導系統150 萬元的價格計算，我國每年軍機慣導系統需求約為 1680 套，市場空間約為 25.2 億元。
我國各式在役軍用飛機數量
資料來源：《World Air Force 2018》，中信建投證券研究發展部
我國仍有大量的二代機
資料來源：《World Air Force 2018》，中信建投證券研究發展部
中航工業 618 所主要提供軍用飛機慣導系統。目前，我國主要提供軍機慣導系統的是中航工業 618 所，航天科技九院旗下的航天電子、13 所和 16 所也有部分產品為軍機慣導系統配套，均具備上遊慣性器件的生產能力。晨曦航空則主要集中在軍用飛機慣導系統行業中遊開展業務，提供系統集成服務，其投資的中國兵器集團旗下的西安北方捷瑞光電科技有限公司具備新型雷射陀螺儀研製生產能力。
2、精確制導武器
慣性技術是飛彈和制飛彈藥最常採用的制導技術之一。精確制導武器主要包括精確制導飛彈、精確制飛彈藥和水下制導武器三大類。慣導是制導飛彈和彈藥最常採用的導航技術，而水下制導武器通常採用聲自導技術、尾流自導技術和線導技術。精確制導飛彈與彈藥主要區別在於：飛彈依靠自身動力系統和導引、控制系統飛向目標，而精確制飛彈藥自身無動力裝置，其彈道的初段和中段需要藉助火炮、飛機等載體進行投擲。
慣性技術是飛彈和制飛彈藥最常採用的制導技術之一
資料來源：中信建投研究所整理，中信建投證券研究發展部
目前，慣性制導已普遍裝配在我國空空飛彈、巡航飛彈和彈道飛彈等領域，根據精度不同，系統單價在十萬到幾百萬左右。空空飛彈方面，我國霹靂系列空空飛彈從霹靂 10 開始已全部裝備慣導系統，其制導方式為慣 導加末段紅外成像制導，慣導系統僅發揮輔助導航作用，預計系統單價為十萬左右；戰略級飛彈，包括陸基巡航飛彈、洲際及遠程彈道飛彈，通常配備高精度機電陀螺儀慣導或者雷射慣導，系統單價在百萬元以上；中短程飛彈方面，主要配套雷射慣導或者光纖慣導，系統單價在百萬元左右。
制導炸彈正在向「慣導+衛星定位+末端尋的」複合制導及系列化方向發展，慣導系統單價在十萬元以下。
制導炸彈是戰鬥轟炸機、強擊機等空中力量對地面建築、橋梁、中小型指揮所等多種軍用目標實施精確打擊的重要手段，是在普通炸彈上加裝精確制導裝置及空氣動力控制裝置而成。與普通炸彈相比，制導炸彈具有精度高、成本低、投放距離遠等特點。目前，制導炸彈正在向「慣導+衛星定位+末端尋的」複合制導及系列化方向發展，具有晝/夜、全天候、防區外、投射後不管、多目標攻擊能力等特點。
「飛騰」系列制導炸彈
資料來源：《珠海航展中國機載制導炸彈》，中信建投證券研究發展部
制導系統一般佔飛彈成本的四成左右。制導系統成本佔飛彈成本的比例取決於飛彈類型和制導功能技術，但隨著制導系統技術的發展，制導精度不斷提升，價值量佔比也有逐年增加的趨勢。例如，防禦系統飛彈，導引頭和控制系統由於技術水平先進，結構更為複雜，佔到整體飛彈成本的 40%以上。通過對美國飛彈的成本分析，我們認為，制導系統一般佔飛彈總成本中的四成左右。
制導控制系統一般佔飛彈成本的四成左右
導炸彈領域的市場空間約為 68 億元。
根據《2010 年中國的國防》白皮書，我國國防費主要由人員生活費、訓練維持費和裝備費三部分組成，每一部分大概佔總支出的 1/3.目前，我國部隊正在進行國防現代化建設，裝備支出比例可能有所提升。按照 2018 年國防支出 35%為裝備支出計算，裝備經費約為3874.5 億人民幣。參照美國飛彈和彈藥申請經費佔總採辦經費的 8.7%，預計我國目前各類飛彈市場規模約為 340億元，制導系統約佔總成本的 40%，飛彈武器制導系統的市場空間為 136 億元左右。慣性技術作為飛彈和制飛彈藥中最常採用的制導技術之一，其在制導系統中所佔比例預計為 1/2，我們預計，慣性導航系統在飛彈和制導炸彈領域的市場空間約為 68 億元。
2018 年我國國防支出預算約 11070 億元
資料來源：Wind,中信建投研究發展部
2019 年美國飛彈預算支出佔裝備費用比例為 8.7%
資料來源：美國國防部，中信建投研究發展部
3、航天領域
慣性導航系統在航天領域的應用可以分為兩方面：一是用於衛星和載人飛船等太空飛行器的姿態穩定，二是用於運載火箭的導航、控制等。
對於衛星、載人飛創等太空飛行器星來說，慣性技術主要用於姿態穩定，包括用於測量姿態的陀螺儀和用於穩定的慣性執行系統。由於衛星對慣性儀器要求其具有長壽命和高可靠性，全固態的光纖陀螺儀比機電陀螺儀有著更顯著的優勢，因此國內衛星搭載的慣導系統正逐漸用光纖陀螺儀替代傳統的機電陀螺儀。一般來說，一顆衛星通常需要 1~2 個慣性導航系統（對應 3~6 個陀螺儀），同時會有一顆備用衛星，再考慮研製、設計、測試等過程的需求，因此每顆衛星計劃至少需求 3~6 個慣性導航系統。
對於運載火箭，我國神舟三號之前採用氣浮陀螺儀平臺慣性導航系統，神舟三號後的運載火箭採用 2 套撓性陀螺儀捷聯慣性測量單元，目前我國運載火箭採用雷射慣導和光纖慣導相結合的方式對運載火箭進行導航、指導和控制。我們認為，對於每次太空飛行器發射，火箭上都要搭載兩個慣性測量單元，而在研製、測試等過程中，至少也需要兩個慣性測量單元，保守估計，每次運載火箭發射至少需要裝備 4 個以上的慣性測量單元。
航天慣導市場空間約 6.24 億。2017 年我國太空飛行器發射次數為 18 次，太空飛行器發射數量為 34 次，按運載火箭和衛星均需求 4 個慣性測量單元，則每年至少需求 208 套慣性測量單元，按照每套 300 萬元計算，每年市場空間約為 6.24 億。
我國太空飛行器發射數量和次數
資料來源：《國際太空》，中信建投證券研究發展部
4、地面裝甲車輛
慣導系統一方面可以為火炮提供航向角和姿態角，另一方面可以協助裝甲部隊在衛星導航失效的條件下快速準確移動到指定位置參與戰鬥。以輪式自行火炮為例，慣導系統可以為火炮提供航向角和姿態角，以便火炮結合目標信息、彈道條件、氣象條件以及地形條件解算射擊諸元，同時也可以為行軍機動、陣地轉移提供位置信息，如我國 PLZ-45 自行火炮即安裝了慣導系統。
圖 37：59 式坦克已不能適應新時期戰場要求
資料來源：百度圖片，中信建投證券研究發展部
圖 38：99A 主戰坦克是未來列裝主要力量
資料來源：百度圖片，中信建投證券研究發展部
根據海外媒體中國陸軍未來基本作戰單元是合成營，一個合成營大約擁有 2 個坦克連和 2 個機械化步兵連，即 1 個合成營大約擁有 29 輛主戰坦克；以 1 個重裝合成旅擁有 2 個重裝合成營計算，全旅擁有 58 輛主戰坦克。根據美國公布的資料來看，中國陸軍已有 600 輛 99 系列主戰坦克大約可以裝備 10 個重裝合成旅，按照 13 個集團軍每個集團軍 2 個重裝合成旅計算，因此中國陸軍至少還需要再裝備 16 個重裝合成旅，相應就需要生產接近1000 輛 99 系列主戰坦克。鑑於新輕坦剛開始量產而已有的 99、96 系列坦克已列裝多年，因此預計多種型號的坦克將錯峰配置，按照陸軍 2035 年前完成信息化和現代化建設的目標，預計每年 99、96 系列以及新輕坦等主戰坦克的產量可達 180 輛。
中國陸軍合成旅的中型旅規模與美軍斯特賴克作戰旅相當，其裝備都以各型 8×8 輪式步兵戰車為主，裝備的各種車輛全部採用輪式，我們預計，三大主要 8×8 輪式裝甲步兵型（步兵戰車、裝甲突擊車以及裝甲輸送車）的需求量至少為：13（集團軍）×2（中型合成旅）×4（合成營）×（31+15+7）（步兵戰車+裝甲突擊+裝甲輸送車）=5512 輛，預計每年新列裝數量約為 1000 輛。
每年陸軍裝甲車輛慣導系統的市場空間約 8.72 億元。除主戰坦克和裝甲步兵車輛外，我國目前已有牽引火炮、自行火炮和自行火箭炮車等裝甲車輛裝備也將進入更新換代過程，預計未來裝備支出增速略高於軍費支出，按照每年 10%計算，則每年更換數量約為 1000 輛，陸軍各類裝甲車輛每年列裝數量總計約為 2180 輛，按照每套慣導系統 40 萬元計算，每年市場空間約為 8.72 億元。
外媒報導的中、美、俄三國陸軍的主要裝備數量
資料來源：日本《軍事研究》雜誌，中信建投證券研究發展部
目前，陸用慣導主要有兵器工業集團旗下的導控所、北方導航所提供。目前我國新式坦克裝備安裝中低精度的光纖陀螺儀慣導系統，由於地面作戰平臺對導航精度需求較低，且隨著 MEMS 陀螺儀精度的提高，未來可能將被成本更低的 MEMS 慣導系統所替代。
5、海軍艦船
保障艦船的航海安全。現代艦船出海訓練、執行任務非常頻繁，並且出海時間較長。為保障艦船的航海安全，要求作為艦載主要導航設備的慣性導航系統在長時間內保持高精度，對可靠性等也提出了更高要求。
艦艇雷射慣導系統能夠在測速設備配合下自主工作，提供艦艇位置、速度以及航向、姿態、姿態角速度等信息，與基於外部信息的精確定位設備組合工作，對慣導的誤差和誤差源進行校正，其可靠性和適用性得到大幅提升，在惡劣的海洋環境中能夠完全正常工作，滿足艦艇長時間航海安全要求。
艦載武器裝備的作戰使用。對於艦載武器，初始對準狀態將直接影響其命中精度。艦艇雷射慣導由於採用了旋轉調製、自適應速度阻尼等一系列先進技術，能確保其在長時間內保持在高精度工作狀態，完全滿足作為武器系統傳遞對準過程中的精度要求，可以為艦載武器提供高精度的初始對準狀態。
目前美國海軍戰術攻擊型核潛艇和水面艦船等艦船對於慣性導航的精度要求為戰術級，主要裝備雷射捷聯式慣導；彈道飛彈核潛艇的精度要求為戰略級，裝備靜電陀螺儀慣導。美國艦船用慣導從液浮平臺式慣導發展為雷射捷聯式慣導，目前 AN/WSN-7 系列雷射陀螺儀慣導系統已經裝備美國海軍除彈道飛彈核潛艇以外的所有艦艇，該系統在沒有 GPS 輔助信息的情況下能夠提供 14 天的導航能力。每艘艦艇都安裝了兩套系統，共計有 130艘水面艦船和 62 艘潛艇，其中包括 4 艘俄亥俄級巡航飛彈核潛艇、4 艘維吉尼亞級核動力攻擊潛艇，11 艘核動力航母、26 艘飛彈巡洋艦和 49 艘飛彈驅逐艦等。
AN/WSN-7A 和 AN/WSN-7B 雷射陀螺儀慣性導航系統
資料來源：《艦艇慣性導航技術應用與展望》，中信建投證券研究發展部
我國海軍艦船慣導系統每年市場空間約為 4.8 億元。目前，我國海軍裝備各類作戰艦艇約為 260 艘，每艘艦艇裝備 2 套慣導系統，整體需求數量為 520 套左右，按照慣導系統使用壽命 4 年計算，每年慣導系統存量替換市場約為 130 套；同時，我國每年新增大型水面艦艇和潛艇約 15 艘，預計每年艦載慣性導航系統需求為 30套，合計需求 160 套，按照每套慣導系統 300 萬元計算，海軍艦船慣導系統每年市場空間約為 4.8 億。
目前我國主流艦艇慣導系統為液浮陀螺儀平臺式，未來將逐步更換為雷射陀螺儀捷聯式慣導。2011 年之前，我國主流艦艇慣導產品全部是液浮陀螺儀平臺式慣導，我們認為，隨著我國雷射陀螺儀慣導系統技術的成熟，未來我國主要新型艦艇裝備將和美國海軍一致，逐漸更換為雷射陀螺儀捷聯式慣導。
2010 年之前我國艦船用慣導發展情況
資料來源：《艦艇慣性導航技術現狀及發展趨勢》，中信建投證券研究發展部
文章內容源自中信建投證券。
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