1.全球市场结构:美国处于绝对领先地位,中国仍处于第三梯队。

预计2020年全球惯性导航市场规模将达到88.7亿美元,2016-2020年复合增长率为13.81%。根据MarketsandMarkets 2016年1月发布的预测报告,受益于飞机数量的增加、导航精度的提高以及零部件的小型化和低成本,2015-2020年全球惯性导航市场将以13.81%的复合年增长率(CAGR)增长,从2015年的46.4亿美元增长至2020年的88.7亿美元。

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全球惯性技术发展分为四个层次。目前中国排名第三,有一些研发;d能力。根据美国国防部的统计,美国国防部将从事惯性技术研发的国家分为四个层次:第一层次包括完全有能力自主研发惯性技术的美国、英国和法国;第二层次包括俄罗斯、德国、以色列和日本,这些国家拥有最独立的研发能力。第三层次包括中国、澳大利亚、加拿大、瑞典和乌克兰,还有一些研发;能力;第四级包括韩国、印度、巴西、朝鲜、瑞士、意大利等。其惯性技术研发能力相对有限。

美国的霍尼韦尔、法国的诺奇和萨夫兰是全球惯性技术领域的顶尖公司。目前,美国主要的惯性导航技术公司包括霍尼韦尔、诺奇、大西洋惯性系统、阿尔诺半导体(ADI)和吉尔福德等。法国主要惯性导航技术公司包括Safran、iXblue、Terez集团等。国内其他主要惯性技术公司包括:英国BAE系统公司;德国博世公司;俄罗斯物理光学、陀螺仪光学、拉明斯克仪器厂和光链路;日本航空电子工业和三菱精密;森松诺、挪威等。

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二、激光陀螺的竞争格局

在激光陀螺仪领域,只有美国、法国、俄罗斯、德国和中国等少数国家能够进行研究和量产。目前激光陀螺仪领域的相关企业包括德雷珀实验室、霍尼韦尔、诺奇、吉尔福德、萨希姆(萨夫兰集团的子公司)、六分仪、日本航天发展公司、国家航空航天实验室、航空电子工业有限公司(JAE)、俄罗斯Polyus研究院、电子光学等。从专利申请和出版物数量来看,美国、日本、德国、EUROPEAN、法国等国家/机构在激光陀螺仪领域的研究出版物数量占总数的近75%。

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霍尼韦尔是领先的研发机构;激光陀螺仪领域的d公司。目前霍尼韦尔的主要激光陀螺产品包括GG1308、GG1320、GG1342和GG1389,其中GG1389是目前世界上精度最高的激光陀螺,其偏置稳定度为1.5 10-4O/h,低精度以GG1308和GG1320为代表。GG1389陀螺仪的GG1308陀螺仪零偏稳定性为1~5o/h,是目前世界上最小的商用激光陀螺仪。使用该陀螺仪的惯性导航系统型号主要包括HGl500惯性测量单元和HGl700惯性测量单元(包括3个GG1308陀螺仪和3个RBA-500应时振动JDAM加速度计)。

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诺斯罗普格鲁曼公司收购了利顿工业公司,成为激光陀螺仪的主要生产商。利顿实业有限公司研制的激光陀螺仪主要有方形光路的机械抖动陀螺仪和不同腔体的四频差动陀螺仪,其中机械抖动陀螺仪主要有LG2717(零偏稳定性优于0.05 o /h)和LG8028(零偏稳定性优于0.01o /h),分别用于航空导航系统和中高精度导航系统。与相同尺寸的机械抖动陀螺仪相比,该公司的不同腔体的四频差分激光陀螺仪在较小尺寸下可以实现优于0.01o/h的精度。LN 100系列大量生产,

: justify”>LN 120G 和 LTN 101 惯导系统均采用了腔长为 18.4cm 的该陀螺仪。

法国赛峰 (萨基姆)公司是欧洲最大的激光陀螺仪生产厂家。公司于 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 1.5 n mile/24h;GLC-l6 型陀螺仪(零偏稳定性 0.01 o /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 o /h,主要用于射程 60~100km 的战术导弹。

三、光纤陀螺仪竞争格局

美国始终保持领先地位,日本在中低精度陀螺仪应用方面位居世界前列。目前,国外研制和生产光纤陀螺仪的相关单位有美国 Draper 实验室、诺格公司、霍尼韦尔公司、KVH 公司等,法国萨基姆公司、iXblue 公司等,日本三菱精密有限公司,俄罗斯 Optolink 公司等等。1603780238719496.png

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自 20 世纪 70 年代至今,光纤陀螺仪关键技术不断取得重大突破,应用领域长袖拓展,目前光纤陀螺仪的精度最高可达 8×10-5o/h,在高端领域已经与激光陀螺仪形成竞争的态势。

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霍尼韦尔是最早研制光纤陀螺仪的公司之一。公司自20世纪80年代中期开始研发各类精度的光纤陀螺仪,其干涉式光纤陀螺仪产品的零偏稳定性范围为 10-4o/h~10-3o/h.2016 年,其用于太空应用的高性能太空光纤陀螺仪(HPSFOG),精度范围达 2*10-4o/h~6*10-4o/h.除了干涉式光纤陀螺仪,公司还进行了谐振式光纤陀螺仪的研究,样品的零偏稳定性优于 0. 1o/h.

诺格光纤陀螺仪产品线极为丰富,在光纤陀螺仪领域占据领先地位。公司自 1988 年开始研制基于光纤陀螺仪 IMU 系统,代表产品分为 uFORS 系列与 FOG-200 系列。前者具有精度低、小型化特征;后者具有精度高的特点,多用于 IMU、AHRS 等军用系统。截至 2016 年,公司已交付超过 30000 个基于光纤陀螺仪的惯性导航产品以及超过 10000 个光纤陀螺仪速率传感器,奠定了公司在光纤陀螺仪领域的领先地位。

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四、MEMS 陀螺仪竞争格局

美国 Draper 实验室、霍尼韦尔公司所生产的 MEMS 陀螺仪的偏置稳定性、定位精度处于世界领先水平。目前,MEMS 陀螺仪相关研究单位有美国 Draper 实验室、霍尼韦尔、大西洋惯性系统公司、InvenSense 公司、波音公司等,英国 BAE 系统公司,挪威 Sensonor 公司,日本东芝公司等。

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MEMS 是当前惯性陀螺仪研究的焦点。自 20 世纪 80 年代发展至今,MEMS 陀螺仪关键技术研发突飞猛进,成为学术研究领域的焦点,在美国 DARPANGIMG 项目支持下,多环碟形陀螺仪最高精度达 0.003o/h.

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德国博世公司 MEMS 陀螺仪专利申请最多。博世公司发布了 DRS-MM1、DRS-MM2 和 DRS-MM3 共 3 代 MEMS陀螺仪产品,其中 DRS-MM3 零偏稳定性达到 1.5o/h,主要面向汽车和消费电子应用。英国 BAE 公司 MEMS 谐振环陀螺仪最小体积仅有 16.387cm3,零偏稳定性优于 0.1o/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。

日本硅传感系统公司的 MEMS 谐振环陀螺仪是该领域内精度的最高水平,最新产品零偏稳定性优于 0.06o/h,角度随机游走优于 0.01o/h 1/2.

美国 Draper 实验室是 MEMS 陀螺仪研究领域领导者。Draper 实验室研制了双框架结构、调频音叉结构和振动轮结构 MEMS 陀螺仪,霍尼韦尔购买其调频音叉结构 MEMS 陀螺仪专利,在此基础之上研发出系列 MEMS 陀螺仪,零偏稳定性优于 10o/h,大量应用于 JDAM 制导炸弹等武器系统。针对单兵导航和惯性寻北需求,霍尼韦尔公司与 Draper 实验室共同开展高性能硅 MEMS 陀螺仪研究。大西洋惯性系统公司研制振动环结构 MEMS 陀螺仪,其产品 CRS09 广泛应用在 NLAW 反坦克武器、A-Darter 空空导弹、MBDA 海狼舰船防御导弹等武器装备中。

文章参考自中信建投证券。