米国 IMU および慣性航法システム (INS) 市場規模、シェア、新型コロナウイルス感染症およびロシア ウクライナ戦争の影響分析、コンポーネント別 (加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、慣性航法システム)、テクノロジー別 (機械式ジャイロ、リング レーザー ジャイロ、光ファイバー ジャイロ、MEMS、半球共振器ジャイロ (HRG) など)、プラットフォーム別 (航空機、陸、海、宇宙）、エンドユーザー別（航空宇宙および防衛、家庭用電化製品、海洋/海軍、自動車、その他）、および地域予測、2023 ～ 2030 年

米国のIMUおよび慣性航法システム（INS）の市場規模は、2022年に45億7,000万米ドルと評価され、2023年の48億9,000万米ドルから2030年までに89億6,000万米ドルに成長すると予測されており、予測期間中に9.0％のCAGRを示します。

IMU デバイスは、物体の動きと方向を測定する加速度計、ジャイロスコープ、磁力計で構成されています。ジャイロスコープは角速度を測定し、加速度計は比の力を測定して報告します。加速度センサーは加速度と速度も測定できます。 IMU デバイスは、それに取り付けられた物体の比重と角速度も測定できます。磁力計は磁場の強さを測定します。これらのセンサーは、慣性センサーが統合されたプラットフォームの現在の速度を測定できます。回転速度、方位、傾斜、加速度を測定できます。 IMU デバイスは、3 次元空間内のターゲット位置を提供します。

慣性航法システムは、局所的に取得された慣性センサーと慣性デッドシェイキング戦略を使用して、物体の方向、速度、位置、向きを決定する電子デバイスです。慣性航法システムは次のもので構成されます。全地球測位衛星システム (GNSS)受信機、慣性測定ユニット、またはその他のモーションセンシングデバイス。これらすべてのコンポーネントが連携して、オブジェクトの正確な位置を特定します。 INS には、慣性センサーからの測定データを分析および追跡する計算ユニットも含まれています。自動運転車、UAV、ロボットにおける IMU と慣性航法システムの応用の増加により、米国全体の市場が拡大すると予想されます。

新型コロナウイルス感染症の影響

新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の二重の影響: ヘルスケアとエレクトロニクスが繁栄する一方、自動車と航空宇宙産業は抑制される

パンデミックにより世界のサプライチェーンが混乱し、いくつかのプロジェクトのスケジュールに遅れが生じ、最終的に需要に影響を及ぼしました。たとえば、2021年に米国に本拠を置くKVHインダストリーズは、新型コロナウイルス感染症のパンデミックが同社のサプライチェーンに悪影響を及ぼし、事業運営に必要な原材料、部品、その他の供給品の配送に遅れが生じたと発表した。 KVH の慣性航法部門では、TACNAV 製品の売上高が 27% 減少しました。 TACNAV は軍事用途に使用される戦術ナビゲーション システムです。

さらに、航空宇宙、自動車など、IMU に依存する多くの業界は、渡航制限、経済減速、ロックダウン措置により需要の減少を経験しました。航空機、産業用ロボット、自動運転車、UAV、衛星、その他のプラットフォームは、IMU と慣性航法システム (INS)は、パンデミックによる原材料、熟練労働者の不足、製造施設の一時停止により遅延に直面しました。

ただし、ヘルスケア、家庭用電化製品、ゲーム、スポーツ業界はプラスの成長を遂げました。 IMU は、患者の動きを監視し、遠隔医療アプリケーションを支援するために使用される場合もありました。身体活動の検出により、介護者/医師との物理的なやり取りを行わずに自動患者モニタリングが可能になります。さらに、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響下でウェアラブルセンサーの応用が増加したことが、米国市場の成長を促進しました。

ロシア・ウクライナ戦争の影響

ロシア・ウクライナ戦争は米国のIMUと慣性航法システム市場に好影響を与える

航空宇宙および防衛は最大の最終用途産業の 1 つであるため、ロシアとウクライナの戦争により IMU/INS の需要が増加しました。大手企業は、電波妨害技術に対抗する航空宇宙および防衛アプリケーションにおける IMU/INS を改善するために、新技術にさらに投資しています。

• 例えば、2022年2月の開戦以来、ロシアはあらゆる周波数で長距離にわたって電子妨害を発信する新しい妨害装置を採用、配備した。これは、ウクライナによるGMLRSミサイルやGPS誘導JDAM爆弾などのGPS誘導兵器の使用を阻止することを目的としていた。アメリカの GPS 誘導兵器には、不浸透性の IMU と慣性航法システムのバックアップが装備されており、GPS 信号が中断または遮断された場合でも正確な誘導を提供します。

ロシアの新型弾幕妨害装置は、標的から遠く離れた場所で素早くGPS信号を妨害することで、INSバックアップの効果を低下させることができたようだ。これは、IMU と慣性航法システムが誤った位置更新を受信し、GPS の効果的なバックアップを実行できなかったことを示しています。これはロシアによるウクライナ侵攻の1年前にすでに潜在的な問題として認識されていた。イスラエル軍は、イスラエルが新しい先進航法技術センターの主要スポンサーであると発表した。

国営 IAI (イスラエル航空宇宙産業) のこの新しい部門は、衛星誘導 (GPS) を補完または置き換える新世代の INS テクノロジーを開発および製造します。 IAIは新しいINS技術については詳細を明らかにしていない。同社は、GPS システムの無停電バックアップとして、IMU および慣性航法システム システムを設計および製造しています。しかし、将来的には INS の改善が期待できます。

防衛においては、これらの技術は戦闘機、地上車両、海軍艦艇にとって、困難な環境での航行を強化し、誘導兵器をサポートするために極めて重要です。 IMU と INS は、軍用潜水艦、地上レーダー システム、および無人地上車両 (UGV)航空宇宙および防衛分野のさまざまなアプリケーションでミッションの成果を成功させるために、正確な測位、追跡、誘導を可能にします。

2023年1月、ウクライナ政府は5億5,000万米ドルを割り当てて軍向けのUAVの調達を増やすと発表した。ウクライナ軍とロシア軍は偵察や攻撃任務にさまざまな無人航空機を使用している。

国営企業ロステックによると、2022年9月、ロシアのKUBとランセット神風無人機がウクライナでの戦闘作戦中に広範囲に配備された。ロシア軍はZALA Aeroの無人航空機を積極的に採用している。これらのドローンは主に遠く離れた地上目標を攻撃するために使用されます。このような開発により、UAV 用の IMU および慣性航法システム センサーの需要が高まりました。

最新のトレンド

小型化と複数のセンサーの IMU/INS、MEMS テクノロジーとの統合が顕著な市場トレンド

小型化と複数のセンサーの統合は、市場で人気を集めている重要なトレンドです。市場の主要企業は、市場シェアを拡大​​するために、複数のセンサーを統合し、コンパクトな IMU と慣性航法システムの製造に注力しています。

複数のセンサーを 1 つのパッケージに統合することで、より小型でありながらより強力なユニットが作成されます。この傾向は、自動運転車、ウェアラブル、ロボット工学、航空宇宙などのさまざまなアプリケーションにおけるパフォーマンス、精度、効率の向上を目指しています。小型化の利点には、スペースの最適化、軽量化、精度の向上、消費電力の低減、統合の容易さ、コスト効率などがあります。

• 2022 年 2 月、IMU、INS、その他のモーション システムを専門とする米国に本拠を置く企業 Inertial Labs Inc. は、新しい GNSS ベースの慣性ナビゲーション システムを発売しました。 INS-DM は、電磁干渉から保護された同社の新世代の非常に堅牢なデバイスの IP68 認定バージョンです。完全に統合されたデバイスは、慣性ナビゲーション システムとコース参照システムを組み合わせています。

• 2022年7月、同社はコンパクトストラップダウンのカーネル製品ラインを拡大した慣性計測ユニット (IMU)陸、海、空の無人システムに最適な 4 つの新しいモデルを追加しました。新しいカーネル 110 および 120 IMU は、Inertial Labs の既存のカーネル 100 IMU を置き換えるものであり、カーネル 210 および 220 は、同社の戦術 IMU-P センサーの小型バージョンです。

カーネル シリーズ IMU は、最新の MEMS センサー技術を統合した完全に統合された慣性ソリューションです。カーネル IMU は、そのコンパクトな設計と低消費電力により、スペースと電力をほとんど消費せずに、幅広い高次システムに簡単に統合できます。これらのコンパクトなユニットは、ナビゲーション、モーション追跡、没入型体験の進歩を推進します。これらは自動車、防衛、家電業界で広く使用されています。

さらに、MEMS テクノロジー (微小電気機械システム) ベースの IMU/INU は、市場においてますます不可欠なトレンドになりつつあります。 MEMS は 1 ～ 100 ミクロンのサイズのコンポーネントで構成され、MEMS デバイスのサイズは通常 20 ミクロンから 1 ミリメートルの範囲になります。

• 2022 年 8 月、米国に本拠を置く企業 MEMSIC Inc. は、初の MEMS 6 軸慣性センサー (IMU) MIC6100AL を発売しました。この製品には 3 軸ジャイロスコープと 3 軸加速度計が統合されており、インタラクティブな動作検出システムをサポートできます。
• 米国は2021年の39億6000万ドルから2022年には45億7000万ドルへと成長を遂げました。

MEMSIC は、信頼性の高い 3 耐質量 MEMS アーキテクチャを使用して、ユーザーにスムーズな動き検出エクスペリエンスを提供します。 MIC6100AL 6 軸 IMU センサーは大きな FIFO を備え、I2C/I3C/SPI 通信モードをサポートします。 LGAパッケージサイズは2.5×3×0.83mm、データ出力周波数は最大2200Hzです。

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推進要因

慣性航法システム市場の成長を促進する自動運転車とUAVの需要の高まり

自動運転はモビリティ業界の未来です。そのため、大手自動車メーカーやテクノロジー企業は自動運転車への投資に高い関心を持ち、重点を置いています。この自動運転車への投資の増加により、今後数年間で市場の成長が促進される可能性があります。

• たとえば、ヒュンダイは2022年5月に、自動運転車やロボット工学などのモビリティソリューションを開発するために米国に50億ドル近くを投資する計画を発表した。この投資は、顧客に高度なモビリティを提供するという同社の大規模な推進の一環です。
• 2022 年 12 月、コディアック ロボティクスは米国国防総省から軍用自動運転車の設計とテストを行う約 5,000 万ドルの契約を受け取りました。カリフォルニアに本拠を置く自動運転トラックのメーカーは、今後、米陸軍のロボット戦闘車両が主導する将来の軍用地上車両の自動化に貢献することになる。
• 2023年1月、チップメーカーのNvidia CorpとエレクトロニクスメーカーのFoxconnは、自動運転車プラットフォームの開発で提携を発表した。台湾の受託製造会社 Foxconn は、コネクテッドおよび自動運転車のコンピューティング専用に作られた Nvidia の DRIVE Orin チップをベースにした自動車用電子制御ユニット (ECU) を製造すると発表しました。

市場の成長は、無人航空機 (UAV)攻撃、ISR活動、捜索救助活動のために軍隊で使用されています。たとえば、2021 年 4 月、Inertial Labs は、INS-DH-OEM、IMU-NAV-100、INS-U などの次世代の GPS 支援システムを開発したと発表しました。これらの INS は、UAV などの航空機プラットフォーム用に設計されています。

米国全体の慣性測定ユニット市場を牽引する産業用ロボットの主要な開発と採用

慣性計測ユニットによりロボットの位置や動作情報を確認できます。また、ロボットに遠隔から命令して制御することもできます。ロボットは、危険な活動や反復的な活動を高精度かつ正確に実行するようにプログラムされることが増えています。産業用ロボット幅広い分野や用途で使用されています。

• たとえば、2023 年 3 月、米国空軍 (USAF) は、高速複合材料生産用の金属工具を製造するためのロボット技術の開発を推進および加速する目的で、Machina Labs に 160 万ドルの資金を授与しました。
• 2023 年 2 月、Oceaneers International, Inc. は、大手国際フォークリフト メーカーから Oceaneers Mobile Robotics, Inc. (OMR) への供給契約を結んだと発表しました。 OMR は、85 台の MaxMove CB D 2000 自動カウンターバランス フォークリフトを納入する契約を獲得しました。
• 2023 年 5 月、Hesai Technology (HSAI) は、ライダーセンサーは、モバイル ロボット ナビゲーション システムと IMU の世界的リーダーである Inertial Labs と提携しています。 Inertial Labs は、自律型海洋、陸上、および航空ベースのロボット システムのナビゲーション システムに認識およびナビゲーション機能を提供するために Hesa​​i のセンサーを選択しました。

抑制要因

校正エラーは IMU および INS 市場の成長に大きな課題となる可能性がある

慣性ナビゲーション システムは、慣性測定ユニットからの出力を使用し、加速度および回転に関する情報と、位置、速度、および姿勢に関する初期情報を組み合わせます。その後、新しい測定ごとにナビゲーション ソリューションを提供します。

IMU の運動情報は慣性航法システムに送信されます。 IMU データと GNSS データを組み合わせることで、位置、速度、姿勢が得られます。 IMU データは時間の経過とともに統合できます。その結果、時間の経過とともに測定誤差が増加します。測定におけるバイアス誤差は、測定データから除去されない場合でも、機械化の一環として 2 回統合されます。

加速度の一定のバイアスは、速度と二次位置の線形誤差に変換されます。これらのエラーはナビゲーションに重大な影響を与えます。ジャイロスコープまたは加速度計は、センサーが加速度を認識する方法に基づいてバイアスを変更する場合があります。これは、微小電気機械システム (MEMS) でよくあるエラーです。

適切に設計された収束された INS フィルターは、IMU 測定値から誤差を推定して除去します。これにより、GNSS が劣悪な期間でも姿勢精度が向上し、ソリューションの安定性が長くなります。

2020 年 5 月、Micron Digital はドリフトを排除する IMU を世界で初めて開発したと発表しました。 ROMOS は、ドリフトのない方向と位置情報をミリメートル単位でホスト デバイス/プロセッサに直接送信します。 GPS などの外部基準信号に依存する従来の IMU とは異なり、ROMOS はドリフト誤差を補償するために追加の外部信号を必要としません。位置データは、内部 MEMS ベースの慣性センサーによって高速で生成され、ホスト アプリケーションに直接送信され、直接使用されます。

セグメンテーション

成分分析による

慣性航法システムセグメントは、さまざまな分野でのアプリケーション数の増加により最高の市場シェアを維持

このセグメントはコンポーネントごとに、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、慣性航法システムに分かれています。慣性航法システム部門は市場で支配的な地位を占めており、最も急成長している部門でもあると予測されています。自動運転車の使用が増えるにつれて、軽量、小型、高性能の INS に対する需要も高まります。さらに、ナビゲーションシステムの精度を向上させるMEMS技術に基づく次世代ナビゲーショングレードシステムの採用増加により、IMUおよび慣性ナビゲーションシステムの成長が見込まれています。 UAV、軍用車両、航空機などへの INS の応用も、この分野の成長を推進します。

• ジャイロスコープ部門は2022年に27.91%のシェアを獲得すると予想されている。

加速度計セグメントは、UAV、産業用ロボット、自動運転車などのアプリケーションの増加により、大幅に成長すると推定されています。加速度計によって取得された測定値は、IMU および慣性航法システム システムに供給され、これらのプラットフォームの正確な自動ナビゲーションを実現します。

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技術分析による

自動車アプリケーションとスマートデバイスの需要増加により、MEMSが優位に立つ

市場はテクノロジー別に、機械式ジャイロ、リングレーザージャイロ、光ファイバージャイロ、MEMS、半球共振器ジャイロスコープ（HRG）などに分割されています。 MEMS セグメントが支配的であり、予測期間中に最も急速に成長すると予測されています。 MEMS センサーをナビゲーション システムに統合することで、システムの高精度化と軽量化が市場を牽引しています。

光ファイバージャイロセグメントは、今後数年間で緩やかなペースで拡大すると予想されます。このセグメントの成長は、モーター ボート、レースカー、ロボット工学アプリケーションにおける光ファイバー センサーの使用の増加によって促進されています。

機械式ジャイロ セグメントは、主に内陸ナビゲーションや航空機測位および相対 (AHRS) システムなどの飛行制御システムで使用されます。機械式ジャイロの需要は、納入される航空機の数の増加により、今後数年間で増加すると予想されます。

プラットフォーム分析による

ナビゲーションのための地上ベースの技術への注目の高まりにより、地上アプリケーション向けの慣性測定ユニットの採用が増加しました

プラットフォームごとに、セグメントは空輸、地上、海上、宇宙に分かれています。地上セグメントは、米国の IMU および慣性航法システム市場シェアで圧倒的な地位を占めており、最も急成長しているセグメントになると予測されています。地上セグメントでは、慣性センサーは自動車、スマート ウェアラブル、医療サービス、その他のアプリケーションなどの地上アプリケーションに使用されます。

航空部門は、航空旅行の世界的な需要の増加と宇宙関連能力への軍事支出により、成長すると予想されています。航空ベースのプラットフォームセグメントは、調査期間中に急速に成長するセグメントになると予想されます。このセグメントの成長は、さまざまな国での UAV に対する需要の高まりによるものです。

エンドユーザー分析による

無人航空機および航空機の高い需要により、航空宇宙および防衛分野が最大の市場シェアを保持

エンドユーザーごとに市場は航空宇宙と防衛に分かれており、家電、海洋/海軍、自動車など。航空宇宙および防衛分野は、2022 年に最大の市場シェアを獲得します。航空機器は、無人航空機 (UAV) と航空機の制御、ナビゲーション誘導、安定性において重要な役割を果たします。航空宇宙部門は、無人航空機の需要の増大と航空機の保有数の増加により急速に成長しています。

自動車セグメントは、今後数年間で最も高い CAGR を記録すると予測されています。自動運転車に対する需要の高まりが、この分野の成長に貢献しています。米国は世界最大のロボット車両の製造および提供国の一つです。さらに、商業および軍事分野での ROV の使用の増加も、海洋/海軍分野の成長に貢献します。

主要な業界関係者

大企業は製品ポートフォリオを強化するために技術進歩 IMU および INS センサーに注力

米国市場における著名なメーカーとしては、General Electric Company、Gladiator Technologies、Honeywell International Inc.、L3 Harris、Northrop Grumman Corporation などが挙げられます。主要企業は、特に UAV、衛星、自動運転車向けの正確な誘導システムを実現できる技術ソリューションの開発に注力しています。

プロファイルされた主要企業のリスト:

• General Electric Company (U.S.)
• Gladiator Technologies (U.S.)
• Honeywell International Inc. (U.S.)
• L3 Harris Technologies (U.S.)
• Northrop Grumman Corporation (U.S.)
• Parker Hannifin Corporation (U.S.)
• Raytheon Technologies Corporation (U.S.)
• Teledyne Technologies Incorporated (U.S.)
• Trimble Inc. (U.S.)
• VectorNav Technologies LLC. (U.S.)
• EMCORE Corporation (U.S.)

主要な業界の発展:

• 2023年7月～高度なナビゲーション、動き補償、およびリモート センシング ソリューションの大手プロバイダーである Inertial Labs は、誰もが切望する一般調達局 (GSA) の Multiple Award Schedule (MAS) 契約を確保することで、重要なマイルストーンを達成しました。この契約により、GNSS 拒否ナビゲーション ソリューションを政府機関に提供する、信頼できる革新的な技術プロバイダーとしての同社の立場がさらに強化されます。
• 2023年6月- アヴネットは、革新的な慣性測定ユニットと電流センシング技術の開発に注力する、MEMS ベースのセンシング ソリューションの大手企業である ACEINNA と販売契約を締結しました。この契約により、アヴネットはACEINNA製品を世界中で販売できるようになります。
• 2023年5月- Gladiator Technologies は、ローリング エアフレーム ミサイル (RAM) プログラムを支援する複数年契約を締​​結しました。ドイツと米国による大西洋横断協力で開発された Gladiator Technologies の「LandMark」慣性測定ユニットが、RAM の次世代ブロック 2B アップグレードに選択され、2023 年から始まるフルレート生産をサポートするために供給される予定です。
• 2023年5月～Exail は、米国沿岸警備隊 (USCG) から、キーパー クラス (175 フィートの WLM キーパー クラス ブイ テンダー) の船舶に搭載されている旧式のジャイロコンパス システムを交換する 220 万ドルの契約を受注しました。この契約には、Octans ジャイロコンパスと Netans ナビゲーション データ配信システム (NDDS) で構成されるナビゲーション システムが含まれます。このアップグレードにより、USCG キーパークラスのブイテンダーに、より正確で信頼性の高いナビゲーション機能が提供されます。
• 2023年5月- メカニクスバーグの海軍補給システム司令部は、AN/WSN-7 慣性航法システム用のリング レーザー ジャイロを提供するためにハネウェル インターナショナルと 1,200 万ドルの契約を締結したと発表しました。 AN/WSN-7 は、船舶の動き、位置、速度、姿勢、方位、速度をデジタルおよびアナログ形式で感知する自己完結型のリング レーザー ジャイロ慣性航法システムです。

レポートの範囲

An Infographic Representation of 米国のIMUおよび慣性航法システム（INS）市場

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