《“人形机器人的Optimus时刻”系列(六)：IMU(姿态感知)：旧火新茶其时已至-华创证券-2024.3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《“人形机器人的Optimus时刻”系列(六)：IMU(姿态感知)：旧火新茶其时已至-华创证券-2024.3.docx（30页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、证券研究报告“人形机器人的OPtimUS时刻”系列（六）推荐（维持）IMU（姿态感知）：旧火新茶，其时已至华创证券研究所 IMU（惯性测量单元）：姿态测量和惯导的核心传感器。IMU是测量物体三轴角速率及加速度的装置，通常由两个及以上的加速度计和陀螺仪组成。IMU作为惯性定位技术的核心设备，经过误差补偿和惯性导航解算，最终输出载体相对初始位置的坐标变化量、速度等导航信息。IMU按使用性能从低到高可分为消费级、工业级和军用级，不同级别的IMU在设计、制造和成本方面都有所差异，以满足不同领域对性能和可靠性的需求。IMU下游应用广泛，涵盖从消费电子、汽车电子到工业与通信、医疗健康等各个领域。 IMlJ
2、成长空间广阔,国产替代蓄势待发。MEMS传感器细分种类繁多，IMU及核心零部件在所有细分产品中占比最高。据Yole数据，全球IMU市场规模有望从2018年的13.79亿美元、12.04亿颗增长至2027年的27.92亿美元、22.82亿颗；消费电子、汽车电子是其下游主要的应用领域。受益于新能源车需求增量和替换量的双重利好，2027年我国IMU市场有望达到75.5亿元。博世、ADl等海外大厂在技术研发、制造工艺和市场拓展方面拥有雄厚的实力和经验，形成了核心壁垒，2021年全球IMU市场的前大厂商均为国际大厂，总计占据88%的市场份额。国内IMU市场中，相比外资厂商，本土厂商在本地化服务、供应链整
3、合等方面积极进行差异化竞争，未来国产替代空间广阔。 人形机器人和智能汽车双轮驱动，IMU迎来发展新机遇。1）智能汽车：1.2车型选择七NSS+IMU”组合导航方案正迅速普及。据百度Apollo,GNSS+IMU的卫惯组合可以实现85%左右的场景覆盖，增强导航系统在各类环境下的稳定性。伴随着我国自动驾驶1.2+级别的渗透率到2030年有望达到65%的水平经过我们的测尊，2023年我国自动驾驶领域车载IMl市场规模为31.51亿元，到2030年将提升至154.94亿元,期间CAGR为25.55%02）人形机器人：在特斯拉近期发布的视频中，OPtimUS可以做出高难度的瑜伽、舞蹈动作，展示出强大平衡
4、控制和行走导航能力。IMU在人形机器人中主要应用在平衡维持、导航定位和动作执行三个方面，基于合理假设，经过我们的测算.，在特斯拉OPtimUS量产达到10/50/100万台时，对应的IMU市场规模分别为2.4/10/16亿元。 国产厂商迎难而上，加速破局。1）华依科技：公司前睇布局惯性导航业务，2020年与上汽集团签署技术合作开发备忘录，联合开发高级别自动驾驶中的定位技术。公司积极进行IMU前期研发布局，继2022年获奇瑞汽车定点后，2023年公司分别获得智己汽车某项目惯性导航总成和某客户某车型惯性导航定点的开发通知书，惯导产品实现从“0”到“1”的突破。2）芯动联科：公司以陀螺仪为核心产品，
5、向IMU积极延伸。公司的高性能MEMS惯性传感器具有小型化、高集成、低成本的优势，核心性能指标达到国际先进水平，具备较强的市场竞争力。3）明崎传感：公司形成了以MEMS加速度计为核心的产品组合，凭借小型化、低成本、高性能、高可靠性的优势，公司已向荣耀、小米、联想、歌尔等行业知名终端客户批量供货。此外，公司车规级MEMS加速度计已向东软集团批量供货，并已导入比亚迪等汽车级客户。根据公司招股书披露，2021年度公司MEMS加速度计全球市占率2.11%,位列MEMS加速度计厂商的全球第七位，打破海外厂商垄断。 行业投资评级与投资建议。IMU应用空间广阔，核心技术壁垒高筑，人形机器人、智能汽车等新兴产
6、业驱动IMU市场高速增长。国内厂商有望通过多年产业、技术积累和高性价比，加速导入核心客户，实现国产替代。给予IMU行业推荐”评级。重点关注华依科技、芯动联科 风险提示：人形机器人进展不及预期；国内厂商产品开发进度、核心客户导入不及预期；原材料价格上涨增加成本风险；市场竞争加剧等。证券分析师：范益民电话：021-20572562邮箱：fanyimin执业编号：S0360523020001证券分析师：丁祎邮箱:dingyi执业编号：SO36O523O3O1股票家数（只）总市值（亿元）流通市值（亿元）%绝对表现相对表现一2潦）3-32%-相关研究报告61141,881.2032,371.86占比0.
7、084.794.78IM6M12M23/0514.8%-7.9%-14.0%机械沪深3机械行频报（20240225-2024（）302）：2月PMI环比微降，大中小型企业PMI呈现差异化2024-03-04机械行业重大事项点评：从四大更新维度思考推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案2024-03-03科学仪器行业重大事项点评：国常会通过大规模设备更新方案，科学仪器板块22Q4贴息行情有望重演2024-03-02投资主题报告亮点“旧火”指的是惯性传感器历史悠久，从基于牛顿经典力学原理、基于萨格奈克效应到当下基于哥氏振动效应和微纳加工技术到未来基于现代量子力学技术，有着非常长的研发周期和丰富
8、的应用场景0“新茶”指的是人形机器人、智能汽车等新兴应用场景，带来IMU全新发展机遇。报告第一章参考国际大厂ADI的产品线，对IMU、加速度计和陀螺仪进行详细原理层、产品层和应用层介绍；第二章梳理了MEMS传感器产品结构，并对惯性传感器的市场规模、结构占比、下游应用和竞争格局进行分析；第三章拆解了两大增量市场，智能汽车和人形机器人，并对未来空间进行测算；第四章挖掘了核心标的。投资逻辑IMU应用空间广阔，核心技术壁垒高筑，人形机器人、智能汽车等新兴产业驱动IMU市场高速增长。国内厂商有望通过多年产业、技术积累和高性价比，加速导入核心客户，实现国产替代。1）华依科技：公司前瞻布局惯性导航业务，20
9、20年与上汽集团签署技术合作开发备忘录，联合开发高级别自动驾驶中的定位技术。公司积极进行IMU前期研发布局，继2022年获奇瑞汽车定点后，2023年公司分别获得智己汽车某项目惯性导航总成和某客户某车型惯性导航定点的开发通知书，惯导产品实现从“0”到“1”的突破。2）芯动联科：公司以陀螺仪为核心产品，向IMU积极延伸。公司的高性能MEMS惯性传感器具有小型化、高集成、低成本的优势，核心性能指标达到国际先进水平，具备较强的市场竞争力。3）明崎传感：公司形成了以MEMS加速度计为核心的产品组合，凭借小型化、低成本、高性能、高可靠性的优势，公司已向荣耀、小米、联想、歌尔等行业知名终端客户批量供货。此外
10、，公司车规级MEMS加速度计已向东软集团批量供货，并已导入比亚迪等汽车级客户。根据公司招股书披露，2021年度公司MEMS加速度计全球市占率2.11%,位列MEMS加速度计厂商的全球第七位，打破海外厂商垄断。给予IMU行业“推荐”评级。重点关注华依科技、芯动联科一、IMU（惯性测量单元）：姿态测量和惯导的核心传感器6（一）IMU：测量物体三轴姿态角和加速度6（二）IMU核心组成部分（1）：加速度计9（三）IMU核心组成部分（2）：陀螺仪11二、IMU成长空间广阔，国产替代蓄势待发13（一）MEMS传感器细分种类众多，应用场景丰富13（二）惯性传感器市场蓬勃发展，IMU占比快速提升16（三）海外
11、龙头占据主要份额，国内厂商奋力突围17三、人形机器人和智能汽车双轮驱动，IMU迎来发展新机遇19（一）“GNSS+INS”组合导航系统加速成为1.2+智能汽车的方案19（二）IMU是人形机器人导航和稳控的关键22四、国产厂商迎难而上，加速破局24（一）华依科技：IMU获得车厂定点，实现从“0”到“1”的突破24（二）芯动联科：陀螺仪为优势产品，性能指标己达国际先进水平25（三）明幅传感：2021年位列全球MEMS加速度计厂商第七位26口、行业观点及重点关注个股27六、风险提示29图表目录图表1IMU结构6图表2IMU价格&使用场景7图表3IMU应用领域7图表4IMU测量大物理量8图表5组合惯性
12、导航系统8图表6三轴加速度计工作原理9图表7加速度计性能指标9图表8不同技术加速度计性能情况10图表9各类别加速度计主要应用领域、主要技术10图表10ADl加速度计划分指标11图表11ADI加速度计应用版图11图表12陀螺仪工作原理II图表13MEMS陀螺仪内部结构示意图12图表14MEMS陀螺仪与“两光陀螺”具体差异12图表15不同技术陀螺仪性能情况13图表16MEMS声学传感器结构示意图13图表17MEMS传感器芯片构成13图表18手机集成多种MEMS传感器14图表192018-2027年全球MEMS传感器市场规模（亿美元）14图表202020年全球MEMS传感器下游应用占比15图表212
13、026年全球MEMS传感器下游应用占比预测15图表222020年全球MEMS传感器细分产品占比15图表232026年全球MEMS传感器细分产品占比预测15图表24全球MEMS惯性传感器市场结构（亿美元）16图表25全球MEMS惯性传感器市场结构（亿颗）16图表262018年全球MEMS惯性传感器产品结构16图表272027年全球MEMS惯性传感器产品结构预测16图表282021年全球惯性传感器应用领域17图表292027年全球惯性传感器应用领域17图表302018-2027年我国惯性传感器市场规模（亿元）17图表312021年全球MEMS惯性传感器市场占有率18图表322022年我国MEMS加
14、速度计市场占有率18图表332022年我国IMU市场竞争格局19图表34GNSS示意图19图表35GNSS/INS组合导航算法流程20图表36GNSS/INS组合系统用于汽车导航20图表37全球各级别自动驾驶渗透率21图表38我国各级别自动驾驶渗透率21图表39部分搭载高精导航技术的车型21图表40我国自动驾驶领域IMU市场空间测算22图表41OPtimUS展示平衡控制能力22图表42OPtimUS展示行走导航能力22图表43IMU在人形机器人上的应用23图表44优必选WalkerX采用高精度IMU24图表45小米机器狗配置IMU24图表46人形机器人IMU市场空间测算24图表47华依科技组合
15、导航系统（车规级GNSS模块和ASI1.-B级别IMU）25图表48公司已获定点项目25图表49芯动联科MEMS传感器产品应用25图表50公司高性能MEMS陀螺仪与海外龙头陀螺仪的核心指标对比26图表51明端传感下游客户27图表52明端传感加速度计与海外竞品性能对比27图表53相关公司盈利预测（2024年3月11日）28一、IMU（惯性测量单元）：姿态测量和惯导的核心传感器（一）IMU:测量物体三轴姿态角和加速度IMU（InertialMeasurementUnit）惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角（或角速率）及加速度的装置。IMU通常由两个及以上惯性测量MEMS芯片及ASlC芯片合封后具有
16、完整功能的器件。根据内置传感器（三轴磁传感器、三轴加速度计和三轴陀螺仪）的不同，分为六轴和九轴IMU,能够满足不同应用场景下高精度测量的需求。最常见的六轴IMU包含三个轴向的陀螺仪和三个轴向的加速度计，以测量物体在三维空间中的角速率和加速度。IMU是惯性定位技术的核心设备，经过误差补偿和惯性导航解算，最终输出载体相对初始位置的坐标变化量、速度等导航信息。图表1IMU结构资料来源：yole,Dytran传感器，格纳微科技，广州测恒电子，传感器专家网，华创证券整理IM1.使用性能从低到高可分为消费级、工业级和军用级。消费级IMU主要应用于日常电子设备，如智能手机、可穿戴设备等，其性能注重成本效益和
17、轻便设计。工业级IMU则更专注于工业自动化、机器人、车辆导航等领域，具有更高的精度和稳定性，以适应复杂和要求更为苛刻的环境。而军用级IMU则是最高级别的，被广泛用于导弹、飞行器、战术导航系统等军事应用，具备卓越的抗干扰能力、高精度和可靠性，以确保在复杂和敌对环境下的精准导航和定位能力。不同级别的IMU在设计、制造和成本方面都有所差异，以满足不同领域对性能和可靠性的需求。图表2IMU价格&使用场景AMt层资料来源：XuRu,etal.MEMSInertialSensorCalibrationTechnology.”,华创证券IMU下游应用广泛，高性能产品聚焦高精尖领域。IMU广泛应用于工业与通信
18、、高可靠、汽车电子、医疗健康、消费电子等多个领域。从消费电子、汽车电子到工业与通信、高可靠、医疗健康，IMU的应用涵盖了各个领域。随着MEMS惯性技术的持续进步，高性能MEMS惯性传感器应用逐渐拓展，到无人系统、自动驾驶、高端工业、高可靠等领域，而中低性能MEMS惯性传感器主要应用于消费电子和汽车等领域。IMU的高性能产品在推动技术创新和满足复杂任务需求方面发挥着关键作用。图表3IMI；应用领域领域应用工业与通信无人系统、工业机涔人、石油勘探、测量测绘、高速铁路、精密农业、工程机械、寻北仪、光电吊舱、动-B中通、天线姿态监测、光伏跟踪系统、结构健康监测、振动监测等高可靠卫星姿态控制、航姿备份系
19、统等汽车电子安全气囊、车身稳定系统、TPMS胎压传感器、GPS辅助导航、自动驾驶高精定位等医疔健康健康监测设备、机入式心脏起搏器、手术机器人、康复训练设备等资料来源：芯动联科招股书，华创证券IMU与卫星等其他导控模块形成惯性导航系统、组合惯性系统。从技术层次来看，惯性技术领域可以分为惯性器件与惯性系统两个层级，惯性器件主要包括测量角速率的陀螺仪和测量线加速度的加速度计；惯性系统是以惯性器件为核心，经下游应用端客户集成在相关设备中发挥惯性导航、惯性测量和惯性稳控的作用。其中惯性导航应用领域最为广泛，可以与卫星导航结合使用，形成组合导航系统。图表5组合惯性导航系统资料来源：芯动联科招股书，华创证券
20、（二）IMU核心组成部分（1）：加速度计MEMS加速度计是一种惯性传感器，通常由质量块、阻尼器、弹性元件、电容极板（适用于电容式加速度计）和ASIC芯片（专用集成电路芯片）等部分组成。根据测量维度的不同，加速度计分为单轴、二轴、三轴三种类型。相比单轴、二轴加速度计仅能检测平面的运动状态改变，三轴加速度计可以实现单一产品测量三维空间的加速度，从而满足微型化及更多领域的应用需求。根据感测原理，MEMS加速度计可分为压阻式、电容式以及压电式等多种类型；电容式MEMS加速度计具有高灵敏度、高精度、低温度敏感的特点，在市场中占据主导地位。图表6三轴加速度计工作原理资料来源：ADI勺主要核心指t示。加速度
21、计的理论基础是牛顿第二定律,传感器在加速过程中，可通过对质量块所受惯性力的测量计算出加速度值。如果初速度己知，就可以通过对时间积分得到线速度，再次积分即可计算出宜线位移。零偏稳定性、零偏重复性、线速度随机游走和标度因数精度是衡量加速度计性能的主要核心指标。图表7加速度计性能指标技术指标说明零偏稳定性基于A1.1.AN方差方法，衡量加速度计在个工作周期内，当输入线加速度为零时，加速度计输出值围绕其均值的离散程度。数值越小表示性能越高零偏重复性在同样条件下及规定间隔时间内，多天通电过程中，加速度计零偏相对其均值的离散程度，以多天测试所得零偏的标准偏差表示。数值越小表示性能越高线速度随机游走表征输出
22、白噪声大小的一项技术指标，反映加速度计输出的加速度随时间积累的不确定性。数值越小表示性能越高标度因数精度表征加速度计由于温度变化、非线性、重复性等影响因素，标度因数围绕其均值的离散程度，般用ppm（partspermillion）表示。数值越小表示性能越高资料来源：芯动联科招股书，华创证券J按照性能和应用场景，加速度计分为战略级、导航级、战术级（工业+汽车）、消费级。战略级加速度计通常被用于航空航天等军事应用，要求精准测量和极高的性能。战术级加速度计在工业和汽车领域得到广泛应用，用于提高机械系统和车辆的性能。在工业领域，可用于监测和控制生产设备的运动，优化生产流程。在汽车领域，可用于车辆稳定性
23、控制、车载导航和智能驾驶系统，以提高驾驶体验和道路安全性。消费级加速度计则广泛应用于智能手机、智能手表和其他便携式设备中，主要用于检测设备的运动和方向，实现屏幕旋转、步数计算和游戏体验等功能，关键特点是小型化、低功耗和经济性，以满足大众消费市场的需求。资料来源：芯动联科招股书，华创证券针对不同应用领域，对加速度计的性能迸行选择至关重要。加速度计可用于测量被测物体加速度，监测物体倾斜、震动或冲击情况。消费电子、汽车、工业、军事武器和航空航天导航等领域对被测物体加速度、倾斜、振动或冲击等方面的测量需求存在差异。例如，手机、可穿戴等消费电子对加速度计成本、功耗要求高，对稳定性、误差等方面无严苛要求。
24、而战术、导航等应用对加速度计误差和稳定性要求更高，成本、功耗不是该类应用关注重点。因此，根据应用领域差异针对性地对加速度计性能参数进行选择至关重要。图表9各类别加速度计主要应用领域、主要技术类别战略级导航级战术级消费级应用领域航天，航海，自校准航空，长航时无人系统，陆地巡航高端工业（如测绘，资源勘探）、车辆和K行体消费电子零偏稳定性（g）1000标度因数精度（PPm）105001000加速度计主要技术机械摆式加速度计、石英加速度计机械摆式加速度计、石英加速度计、MEMS加速度计MEMS加速度计、石英加速度计MEMS加速度计资料来源：芯动联科招股书，华创证券图表10ADl加速度计划分指标图表11
25、ADl加速度计应用版图加速度计等级主要应用带速gfllMS消费电子iss.Imo8OHz1g0碰撞/稳定性1Hz200WgJJk平台稳定,倾斜5HZ至500HZ25g46*武器CS行81号杭3Hz15g资料来源：ADI资料来源：ADI（三）IMU核心组成部分（2）：陀螺仪陀螺仪是测量角速率的一种器件，是惯性系统的重要组成部分，主要用于导航定位、姿态感知、状态监测、平台稳定等应用领域。陀螺仪通过按时间对角速度进行积分可得到角度位置，以此可以用来检测设备的姿势变化。陀螺仪传感器有多种类型，用途也很丰富。根据俯仰角、横滚角、航向角的检测轴数，分为单轴、双轴或三轴传感器。图表12陀螺仪工作原理资料来源
26、：AW,华创证券整理图表13MEMS陀螺仪内部结构示意图资料来源：芯动联科招股H陀螺仪主要包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪和MEMS陀螺仪，技术发展相对成熟。激光陀螺仪和光纤陀螺仪分别属于第一代光学陀螺仪和第二代光学陀螺仪，激光陀螺仪利用光程差的原理来测量角速度，光纤陀螺仪与激光陀螺仪基本原理相同，但由于光纤可以进行绕制，激光回路长度增加，检测灵敏度和分辨率也提高，能有效克服激光陀螺仪的闭锁问题。MEMS陀螺仪具备小型化、高集成、低成本的特点，加之高性能MEMS陀螺仪精度的不断提升，可解决光纤陀螺和激光陀螺由于体积较大、抗冲击能力弱的问题，满足高可靠、无人系统等领域智能化升级的要求，MEMS陀螺仪的
27、增量市场进一步拓展。图表14MEMS陀螺仪与“两光陀螺具体差异类型典型应用场景以及客户群体优势劣势市场竟争情况MEMS陀螺仪主要应用场景以及客户群体面向于消费领域、汽车、无人系统、高端工业、高可靠等；高性能MEMS陀螺仪主要面向无人系统、高端工业、高可靠等低成本，小体积，高可靠,易批产精度接近中低精度两光陀螺消宽类、汽车、高端工业、无人系统、高可靠等领域中对精度要求较低的应用场景主要应用MEMS陀螺仪，无人系统、高端工业、高可靠等领域中对精度要求较高的应用场景，主要应用激光陀螺仪/光纤陀螺仪两光陀螺主要应用场景以及客户群体面向于无人系统、高可靠等，部分光纤陀螺仪也用于高端工业领域超高精度体积大
28、，成本高，功耗大，难批产两光陀螺，但目前随着高性能MEMS陀螺仪精度提升，其在部分战术级应用场景已经可以替代两光陀螺，并逐渐渗透至导航级应用场景资料来源：芯动联科招股书，华创证券MEMS陀螺仪较基本的分类方式是根据速率性能指标进行划分。根据性能指标，MEMS陀螺仪可分为速率级、战术级和惯性级。其中，速率级性能要求最低，是目前使用最为常见的MEMS陀螺仪类型，广泛用于消费电子和汽车电子等领域。战术级性能要求较高，多用于工业物联网、机器人、自动驾驶、工业无人机和军事武器制导等领域。惯性级性能要求最高，多用于航空航天等领域。MEMS陀螺仪在应用领域中的功能用途丰富，可为消费电子、汽车、工业、航空航天
29、等领域提供低成本和高度智能化的技术实现方案。图表15不同技术陀螺仪性能情况电1卑。，4!0.(MMM)15J.M0150.00150.015太偏/1CA）*,HK1MlMSftamiim15.65%11.49%,合计为88.83%。在消费电子领域，MEMS传感器被广泛应用于智能手机、可穿戴设备和家用电器中，为用户提供更智能、便捷的体验。在汽车电子方面，MEMS传感器在车辆安全系统、导航系统和驾驶辅助技术中发挥关键作用，提升了驾驶的安全性和舒适性。而在工业控制领域，MEMS传感器的高精度和可靠性使其成为生产自动化和工业物联网中不可或缺的组成部分，为制造业带来了更高效、智能的生产流程。随着这些领域
30、的不断拓展和深化，MEMS传感器将继续发挥关键作用，推动着相关行业的技术升级和创新发展。图表202020年全球MEMS传感器下游应用占比图表212026年全球MEMS传感器下游应用占比预测图表232026年全球MEMS传感器细分产品占比预测资料来源：Yole,华创证券资料来源：Yolef华创证券IMU及核心零部件在所有MEMS细分传感器中占比最高。MEMS传感器细分种类繁多，涵盖了广泛的应用领域；射频传感器、压力传感器、视觉传感器等等在汽车制造、医疗设备和工业自动化等领域扮演着重要的角色。MEMS传感器因其小型化、低功耗和成本效益等特点，正成为各行业智能化和自动化发展的重要推动力。在所有种类的
31、MEMS传感器中，IMU及核心零部件占比最高。据Yole,2020年全球IMU及核心零部件占整体MEMS传感器市场规模的比例为28.07%o（注：IMU及核心零部件统计口径为IMU、加速度计、陀螺仪和磁力计）图表222020年全球MEMS传感器细分产品占比资料来源：Yole,华创证券资料来源：Yole,华创证券（二）惯性传感器市场蓬勃发展，IMU占比快速提升全球MEMS惯性传感器市场有望在27年达到近50亿美元。根据Yole的预测，全球MEMS惯性传感器市场规模从2018年的28.31亿美元、31.21亿颗增长至2021年的35.09亿美元、39.39亿颗，预计将于2027年增长至49.43亿
32、美元、60.60亿颗，2018年至2027年复合增长率分别为6.39%和7.65%o其中，MEMS加速度计市场规模预计将从2018年的9.14亿美元、10.23亿颗增长至2027年的16.41亿美元、24.28亿颗；MEMS陀螺仪的市场规模预计将从2018年的4.85亿美元、5.13亿颗减小至2027年的3.41亿美元、2.32亿颗；IMU市场规模有望从2018年的13.79亿美元、12.04亿颗增长至2027年的27.92亿美元、22.82亿颗。图表24全球MEMS惯性传感器市场结构（亿美元）图表25全球MEMS惯性传感器市场结构（亿颗）,加速度计,陀螺仪-IMU磁力计资料来源：Yole,转
33、引自明福传感招股书资料来源：YoM转引自明门高传感招股书，华创证券IM1.集成多种惯性传感器能力，结构占比持续提升。从MEMS惯性传感器产品结构来看，MEMS加速度计和IMU的需求量持续增长，MEMS陀螺仪则呈现逐年萎缩态势，主要原因系独立的MEMS陀螺仪在高端消费电子和汽车电子市场中逐渐被IMU所替代。据Yole,IMU（按需求量口径）产品结构占比预计将从2018年43.9%提升至2027年46.2%,由于IMU集成了多种MEMS惯性传感器的功能，且在功耗、尺寸和信号处理上更有优势，未来有望在汽车电子稳定控制系统、高端消费电子等更多领域也对独立的MEMS惯性传感器进行替代，占比将进一步上升。
34、图表262018年全球MEMS惯性传感器产品结构黑表加27年全球MEMS惯性传感器产品结构预测陀螺仪,4.7%资料来源：勿他转引自明崎传感招股书，华创证券（需求量口径）资料来源：Yok转引自明幅传感招股书，华创证券（需求量口径）消费电子、汽车电子是MEMS惯性传感器的主要应用领域。随着智能手机市场回暖以及汽车智能化的进一步发展，根据YoIe的统计数据，按照销售量来看，消费电子占MEMS惯性传感器应用领域的绝大部分，其占比预计从2021年的83.16%增加至2027年的85.50%：其次是汽车电子市场，其占比从2021年的16.68%降为2027年的14.21%。图表282021年全球惯性传感器
35、应用领域图表292027年全球惯性传感器应用领域其他,0.16%其他.0.30%资料来源：加加，转引自明幅传感招股书，华创证券（需求量口径）资料来源：YoE转引自明崎传感招股书，华创证券（需求量口径）汽车电动、智能化催生国内IMU市场新增量。芯谋数据显示，在2022年我国惯性传感器市场中，IMU是市场份额最大的品类，占比约为56%。随着IMU技术的成熟和系统综合成本的下降，整个MEMS惯性传感器市场正在经历巨大的变革，独立的MEMS加速度计和陀螺仪越来越多地被IMU所取代。在汽车市场，IMU正在逐渐取代独立的加速度计和陀螺仪应用，被更多地用于主动转向、翻滚检测、ESC以保障ADAS/AV高度自
36、动化和完全自动化驾驶。因此，国内IMU市场将会在新能源车、智能汽车需求增量和替换量双重利好的情况下快速增长，2022年我国IMU市场规模达到43.1亿元，预计将以11.9%的复合增速增长，至2027年将达75.5亿元。资料来源：芯谋研究，华创证券（三）海外龙头占据主要份额，国内厂商奋力突围海外巨头占据主导地位，核心壁垒高筑。根据YoIe的统计数据，2021年度MEMS惯性传感器市场仍由国际大厂主要占据，MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、IMU市场的前大厂商均为国际大厂，分别占据各自市场的84%、83%、88%0HoneywelkADk博世等海外大厂在技术研发、制造工艺和市场拓展方面拥有雄厚的实
37、力和经验，形成了核心的壁垒，能够在全球范围内取得竞争优势。图表312021年全球MEMS惯性传感器市场占有率资料来源：Yole我国MEMS惯性传感器市场仍主要由国际大厂占据。2022年我国加速度计市场前三大厂商分别为BOSCH、ST和Murata,分别占据了28%、18%和12%的市场份额。相比国际领先企业，本土企业仍处于跟随状态，市场占有率相对较低。随着木土加速度计的技术逐渐成熟，目前各大本土厂商正在持续发力追赶。本土企业中，土兰微和美新半导体份额最大，在所有厂商中占比为9%和7%o其余前大本土厂商为明偏传感、矽睿科技和敏芯股份。我国陀螺仪市场主要厂商和加速计类似，国际巨头BoSCh、ST、
38、TDK和国内企业芯动联科、矽睿科技均有布局。图表322022年我国MEMS加速度计市场占有率序号前口大企业前口大本土企业1博世28%土兰微9%2ST18%美新半导体7%3Murata12%明崎传感4%4NXP11%矽睿科技1%5土兰微9%敏芯股份AGNSSRTK-GNSS提高了传统GNSS的精度，但它们仍适用于开阔区域，由于信号遮挡、多路径误差和其他因素，在包括高层建筑和大树等在内的遮挡环境中可靠性较差。此外，GNSS输出频率较低，而无人驾驶的规划控制子系统需要高频率的定位信息。因此，单靠GNSS无法提供一致可靠的定位精度，GNSS需要与其他传感器融合进行定位。图表34GNSS示意图资料来源：
39、CaS7M烟W必为充分发挥GNSS和IMU的优势，二者通常组合形成GNSS/INS组合导航。单独的IMU测量受到多种噪声的影响，在多次积分过程中被放大，呈指数增长，并随着时间的推移而累积。GNSS/INS组合导航可以分为松耦合，紧耦合和深耦合三种常用的集成方式。松耦合结构简单，将GNSS和INS独自解算的定位结果进行组合。紧耦合直接使用GNSS原始数据对INS进行量测更新。深耦合更进一步地利用GNSS信息，是一种硬件层面的组合方式，使得GNSS能够辅助INS量测更新的同时使得INS的解算结果能够辅助GNSS接收机的跟踪环路，提升组合导航系统的性能。图表35GNSS/INS组合导航算法流程IMU加速度计GNSS流动站更新位置、速度、姿态基准站资料来源：张波等GNSS+1NS组合定位在矿山无人驾驶卡车的应用智能汽车导航通常使用卫星导航系统与惯性导航系统相结合。在卫星信号微弱或丢失的情况下，车辆可依靠惯性导航系统继续导航，确保其稳定运行，提升了自动驾驶系统的可靠性和稳定性。惯性导航利用惯性测量组件（IMU）测量载体的角速率和加速度信息，根据牛顿运动定律自动推算载体的瞬时速度和位置信息，不受外界信息、能量辐射或干扰影响，并具有较高的隐蔽性。卫星导
