（报告出品方/作者：中信证券，尹欣驰、李景涛、李子俊）
1惯性导航：高可靠性的自主导航系统
惯性导航：不依赖外部信号的自主导航
惯性导航系统可实现自主导航定位，不依赖外界信号。惯性导航（InertialNavigationSystem，简称INS）是以牛顿力学定律为基础，利用惯性测量单元（InertialMeasurementUnit，简称IMU）测量载体的比力及角速度信息，结合给定的初始运动条件，与全球导航卫星系统（GNSS）等系统进行信息融合，从而实时推算速度、位置、姿态等参数的导航设备，可以输出完备六自由度数据。基于该技术的惯性导航系统可装备于运载体（如飞机、船舶、汽车、无人机等）并用于实现导航定位，该方法不向外部辐射能量、不依赖于外界信号，因而具备强自主性。
GNSS+IMU是常见的组合导航方案，两者互补，满足定位精度和稳定性的要求。GNSS（全球导航卫星系统）在卫星信号良好时可提供厘米级定位，但在地下车库等卫星信号微弱的场景下，其定位精度会大幅下降。IMU即使在复杂工作环境中或极限运动状态下也可进行准确定位，但其存在误差累计问题。此外，GNSS更新频率低（仅10Hz，其延迟达ms），不足以支撑实时位置更新，IMU的更新频率＞Hz（其延时＜10ms），可弥补GNSS的实时性缺陷。因此，通过IMU与GNSS的组合，可达到优势互补的效果，大幅提升定位系统的精确度。
IMU的核心零部件为加速度计和陀螺仪。从组成上来看，IMU通常由惯性传感器加速度计、陀螺仪以及其他部件（磁力计、压力传感器等）组成。通常情况下，每套IMU装置包含3组陀螺仪和加速度计，分别测量三个自由度的角加速度和线加速度。陀螺仪用以获取运动体的角速度并测量其角度变化，加速度计用以获取运动体的线性加速度并测量其速度变化，惯性导航解算软件通过积分运算、姿态矩阵计算等方法计算出地理坐标系下运载体的速度、位置和姿态。
惯性导航技术起初军用为主，目前民用领域快速发展。惯性导航技术起源于二战期间，德国以惯性技术为基础成功研制了V-Ⅱ火箭的制导系统。随着惯性导航技术的普及，其逐渐应用于导弹、飞机、卫星、潜水艇、太空实验平台等工作环境复杂、数据要求全面的运载体之上。惯性技术可以实现对运动体高动态、全方位的测量，并在测量结果基础上实现对运动体的有效控制，进一步应用于工业控制、测量、消费电子、石油、交通、通信、消费电子等多个行业。
MEMS惯导有望成为车用领域的主流路线
目前惯性导航在车载领域的产品形态主要以P-Box（定位盒子）为主。其主要电气架构包括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。
产业链角度看，惯性导航上游主要为各类元器件，如陀螺仪、加速度计等传感器，中游主要为INS模块生产企业及惯性组合导航系统集成商，下游主要为军工领域（航天、导弹）和民用领域（自动驾驶、无人机）。
MEMS陀螺仪有望成为车载领域的主流路线。器件层上，陀螺仪可分为激光陀螺仪、光纤陀螺仪、MEMS陀螺仪及半球谐振陀螺仪，加速度计主要为MEMS加速度计和石英挠性加速度计。激光陀螺仪具有高精度、高可靠性等特点，主要应用于武器装备等军用领域；光纤陀螺仪同样具有较高的精度及较高的可靠性，同样以军用领域应用为主；而MEMS陀螺仪由于体积小、成本适中、性价比高、能满足车规级需求等特点，在智能汽车、民用导航、控制领域及消费类市场更易得到普及和应用，是惯性导航民用领域应用最为广泛的陀螺仪。
软件和算法能力对惯导精度影响深刻
惯导算法深刻影响系统精度。在同样的硬件环境下，算法优劣的标准在于尽可能对车辆精确建模、导航过程中准确测算并及时纠正航位误差、适应多种外部环境特别是在卫星信号较弱的极端环境。惯导系统的算法包括GNSS、IMU子系统内的算法，以及GNSS和IMU耦合算法，均对定位精度有影响：
1）IMU子系统内算法：主要是DR（DeadReckoning，航位推算）算法，指已知上一时刻导航状态（状态、速度和位置），根据传感器观测值推算到下一时刻的导航状态。DR算法包括姿态编排和位置编排两个部分。
2）GNSS子系统内算法：GNSS系统单点定位精度均在米级，需要使用RTK（Real-timekinematic，实时动态）载波相位差分技术等增强技术达到厘米级定位精度，由于实际环境、通信情况等因素会影响高精度定位算法的准确性，依赖于长时间积累实现算法迭代。
3）IMU和GNSS融合算法：INS和GNSS的组合方式可分为松耦合（looselycoupled）和紧耦合（tightlycoupled）：
a）松耦合：采用的是RTK定位结果+IMU原始数据来实现融合，系统同时具有独立的GNSS和INU，各自解算载体方位和运动情况信息，所得结果导入滤波器进行进一步解算，估算INS误差情况，从而提高导航精度。松耦合在隧道、地下车库等完全无卫星信号的场景下与紧耦合相当，但在有卫星信号但是信号被遮挡的场景下，如城市峡谷等，定位效果不如紧耦合。
b）紧耦合：采用RTK定位结果+GNSS的原始数据+IMU原始数据。相较于松耦合，紧耦合不要求完整的GNSS结果，根据GNSS提供的部分数据即可计算INS误差，因此在GNSS受到一定干扰、探测到的卫星数量少于4时，得到的信息经解算后依然可以作为滤波器的依据计算。紧耦合算法的实现需要的计算量较大，此外厂家同时具备RTK定位算法和组合导航算法两种研发能力。
2惯性导航有望成为自动驾驶标配，空间超亿
多种优势显著，有望成为L3以上自动驾驶标配
自动驾驶获得定位的技术方法通常有3种：
1.基于信号的定位：主要为全球卫星GNSS的卫星信号进行定位的技术，也包括Wi-Fi，UWB（UltraWideBand，超宽带）等方式；
2.环境特征匹配：基于视觉或激光雷达定位，用观测到的特征和数据库里的语义地图或特征地图进行匹配，得到车辆的位置和姿态；
3.惯性定位:依靠惯性传感器获得加速度和角速度信息，通过推算获得当前的位置和方位的定位技术。
惯性导航系统凭借其自主性成为自动驾驶高精定位中必不可少的关键部件。惯性导航具备不受雨雪天气、电磁干扰等外界信息扰动的独特优势，且输出信息连续不间断，能够为决策中心提供连续的车辆位置、姿态信息，在自动驾驶的定位系统中具有不可或缺的位置。其核心优势可概括为：
1.IMU不依赖外部信号，定位稳定且连续，在失去GNSS/5G/4G信号后，仍能提供车道级精度的定位。例如，在车道线识别模块失效时，基于失效前感知到的道路信息和IMU对汽车航迹的推演，仍然能够让汽车继续在车道内行驶；
2.IMU可验证GNSS定位的自洽性，对于无法自洽的GNSS数据进行过滤和修正。例如，若GNSS输出汽车的绝对位置在短时间内发生了很大的变化，这意味着汽车有很大的加速度，而此时IMU发现汽车并不具备这样的加速度，就表明GNSS的定位出了问题，应该由IMU来接管绝对定位系统；（报告来源：未来智库）
3.IMU能够与车辆轮速、方向盘转角、其他传感器等信息结合，进一步提升定位精度。
GNSS+IMU构成的组合导航系统有望成为L3以上自动驾驶主流定位方案。卫星定位、环境特征定位、惯性导航三种定位方式各有优劣，需要相互配合补足构成最完美的定位方案。惯性导航获得相对的位移变量，GNSS获得车辆初始点信息，即可通过原始参照点+相对位移的方法，共同实现既准确又足够实时的位置更新。同时，惯性导航是所有定位技术中最容易实现与其他传感器提供的定位信息进行融合的主体，作为定位信息融合的中心，将视觉传感器、雷达、激光雷达、车身系统信息进行更深层次的融合，为决策层提供精确可靠的连续的车辆位置、姿态信息。
以百度阿波罗的多传感器融合定位系统解决方案为例，惯性导航系统处于定位模块的中心位置，将IMU、GNSS、Lidar等定位信息进行融合，通过惯性导航系统解算修正后最终输出满足自动驾驶需求的6个自由度的高精度位置信息。
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。小鹏、蔚来、智己、埃安、华为AITO等车企均在其量产车型上搭载配置惯性导航的高精度定位单元。Waymo、Apollo、Momenta、小马智行等专注于L3-L4的自动驾驶科技企业亦在其高级别自动驾驶方案中采用惯性导航作为自动驾驶标配硬件。
中国车载惯导远期空间超亿
当前惯导技术主要应用于军工领域。据智研咨询测算，年中国惯性导航市场规模约亿元，同比+13.5%，其中军用惯导占比约82%。近5年CAGR约13%。从产品来看，当前惯导市场以高价格、高精度、高稳定性、广泛应用于军工的激光惯性导航系统和光纤惯性导航系统为主，合计占比约66%。
车载惯性导航打开民用领域需求，中国车载惯导市场远期空间超亿。惯性导航目前的单车价值量在0-元左右（根据其不同精度）。目前L3及以上自动驾驶渗透率仍较低，我们预测到年中国L3及以上自动驾驶渗透率可达26%。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。若假设其单车价值量为1元/个，L2及以下车辆不使用，L3及以上车辆配置1个，则年中国惯性导航市场可达亿元。若假设L3及以上自动驾驶渗透率达到%后，则中国惯性导航的远期市场空间有望达到亿元。
上游原器件以外资为主，国产厂商有望在中游应用端发力
惯性导航核心上游元器件仍以外资主导。目前全球较为领先的惯性导航公司包括霍尼韦尔(Honeywell)、诺格(NorthropGrumman)和赛峰(SAFRAN)。赛迪顾问数据显示，在民用MEMS惯性导航领域，其核心的惯性导航传感器（芯片）由博世、意法半导体、TDK、ADI等企业主导，合计份额在80%以上。国内惯性导航传感器主要企业包括航天三十三所、航天电子、赛微电子、中国兵器工业导航与控制技术研究所等军工企业，但其主要产品仍以军工领域应用的高精度激光陀螺仪、光纤陀螺仪为主，较少涉及民用领域的MEMS传感器。
国内企业有望在软件和应用层取得产品的率先落地。目前国内惯性导航/组合导航企业主要集中在中游惯性导航系统设计、制造、以及软件算法上。得益于国内智能汽车和自动驾驶产业的快速发展，主机厂对惯性导航产品的需求持续提升。在此过程中，国内车载惯导厂商有望与主机厂形成更紧密的合作，在定制化、差异化服务方面占据优势。此外，通过软件和算法上快速和持续的迭代升级，国内企业有望实现软件性能的领先，并以此实现应用层产品的率先落地。
3重点公司分析
华依科技：测试设备与服务先行者，发力智能汽车业务
汽车动力总成智能测试技术先行者。公司于年成立，是国内领先的汽车动力总成智能测试台架供应商，面向各大主机厂提供燃油车及新能源汽车动力总成测试台架，并提供新能源动力总成测试相关服务。公司通过自主研发，打破了外资发动机冷试设备的垄断，并作为第一起草单位，起草了发动机冷试国家行业标准。公司积极拥抱新能源趋势，新能源汽车动力总成测试设备以及服务快速发展，年新能源相关的收入占比已达到约43%。
设备进口替代空间广阔，测试服务快速发展。汽车动力总成测试设备是汽车生产过程中不可或缺的设备。年我国及全球汽车动力总成测试设备市场空间分别约40/亿元，年我国及全球汽车动力总成测试服务市场规模分别约为/亿元。伴随着我国车企在新能源领域的研发投入加大及行业车型周期的缩短，整车及核心零部件的研发测试需求有望快速增长。目前国外龙头在行业竞争中处于优势地位，而随着国产厂商技术能力与服务水平的进步，以发行人为代表的中国企业市场份额有望持续提升。
前瞻布局IMU，智能汽车业务有望发力。公司成立智能驾驶事业部，专注研发智能汽车与自动驾驶相关的前瞻业务。目前，公司已布局自动驾驶核心零部件惯性测量单元（IMU），并已与上汽集团前瞻技术研究部和奇瑞汽车进行深度合作，相关产品已进入与主机厂匹配阶段。公司IMU工厂建设处于尾声，有望在年上半年建成投产。公司IMU产品满足车规级要求，采用自研算法实现优秀的精度水平，具有技术先进、高性价比、快速响应等竞争优势，IMU产品有望逐步放量。
华测导航：卫星导航技术先进，组合导航定点哪吒汽车
国内北斗高精度卫星导航定位产业领先企业，近年来业绩稳健增长。公司成立于年9月，年3月在深交所创业板上市，公司聚焦全球高精度卫星导航定位（GNSS）核心技术研发、制造和产业化推广，是国内北斗高精度卫星导航定位产业领先企业。目前公司拥有28个国内省级本地化服务机构，并设有8个海外子公司代表处，经销商逾家，产品已经覆盖全球多个国家和地区。-Q3公司实现收入9.52/11.46/14.10/12.69亿元，同比增长40.4%/20.3%/23.1%/50.8%，归母净利润1.05/1.39/1.97/1.77亿元，同比-18.6%/+31.9%/+42%/+61.9%。
数据采集设备、方案化产品双轮驱动，逐渐拓展下游应用领域。公司已经形成了“数据采集设备+数据应用及解决方案”并重的业务模式，近5年来数据采集设备收入平均占总营业收入的72%，数据应用及解决方案收入平均占总营业收入的28%；此外公司提出“一个核心，两大平台，三大应用”的一二三战略，以高精度卫星导航为技术核心，持续打造高精度定位芯片技术平台和全球星地一体增强网络服务平台，应用方向包括导航定位授时、测绘与地理信息、封闭和半封闭场景的无人驾驶。
积极拓展自动驾驶业务，已获哪吒汽车定点。公司导航应用解决方案以北斗高精度OEM板卡、定位模块、接收机、GNSS+INS组合导航类产品为核心，为智能交通、工程机械自动化控制、农机自动导航、无人驾驶、机器人、无人机、形变监测、机场、船舶、航天类科研院校提供核心部件及系统解决方案。公司在自动驾驶业务积极拓展，已经被指定为哪吒汽车和浙江省某车企的自动驾驶位置单元业务定点供应商，项目周期为年至年，目前处于量产前的开发阶段。
星网宇达：专注于惯性技术开发及应用
公司致力于惯性技术开发与产业化。公司成立于年5月，年上市，公司始终专注于惯性技术开发及产业化应用，主要开展惯性组合导航、惯性测量、惯性稳控产品的研发、生产及销售，并为航空航天、航海、电子、石油、测绘、交通及通信等多个领域用户提供全自主、高动态的位置、速度、姿态等信息的感知、测量及稳定控制服务。-Q3公司实现收入4.02/3.99/6.85/4.02亿元，同比-1.8%/-0.9%/+71.9%/+13.9%，归母净利润0.19/0.12/1.10/0.84亿元，同比-70.5%/-35.1%/+.3%/+2.6%。
产品结构、下游应用不断拓展，核心业务为智能无人系统。年之前，公司主要面向工程项目开发研制相关高新技术产品，产品以惯性技术相关的组件和器件为主；-年，公司以惯性技术为中心进行行业应用拓展，抓住卫星通信和智能驾考两大市场分别开发了“动中通”和“智能驾考”系列产品；年以来，公司“以惯性技术引领智能发展”，在实现惯导核心器件自研、打通惯导全产业链的情况下，向无人智能系统发力。目前星网宇达业务可划分为信息感知、卫星通信和无人系统三个业务板块，核心业务为智能无人系统，产品包括器件、组件、系统、解决方案等。
智能无人系统目前主要为无人机产品，无人车业务向百度、美团小规模供货。公司年智能无人系统业务收入4.5亿元，其中无人机2.7亿元，占比60%。根据公司年7月1日投资者关系活动记录表，无人车板块目前给百度和美团提供的产品数量合计在三千套左右，单价从千元到万元不等。（报告来源：未来智库）
导远电子：通过ISOASIL-D功能安全认证，高精度组合定位系统出货量超10万套
专注于为自动驾驶等领域提供高精度组合定位解决方案。公司成立于年11月，是行业领先的为智能驾驶提供高精度定位技术的科技公司，致力于引领智能驾驶定位技术的变革。公司总部位于广州，在广州开发区、江苏海门设有制造和研发中心，在上海虹桥、苏州工业园区设有研发中心，并在北京设有分公司。
配套小鹏汽车，高精度组合定位系统出货量超10万套。导远电子是国内首个拥有高精度组合定位系统的ISOASIL-D功能安全认证的公司，客户包括国内多家行业领先的知名主机厂，截至目前已获得了超过30个智能汽车车型的定点。年导远电子实现零的突破，将行业内第一款高精度组合定位系统向乘用车客户前装量产交付。公司获得小鹏汽车定点，为小鹏P5、P7车型供货。公司
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