吴 淼，沈 阳，吉晓冬,2，王鹏江，姜 海，郑伟雄，李 悦

(1.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院，北京 100083; 2.石家庄煤矿机械有限公司，河北 石家庄 050033)

巷道掘进是煤矿开采中效率最低、危险度最高的前端生产环节。我国国有煤矿每年巷道掘进量超过15 000 km，绝大部分采用以悬臂式掘进机为主要开采设备的综合机械化掘进(综掘)方式作业[1-2]。近年来，煤矿综掘工作面的智能化、无人化需求日益迫切，其中最关键的是巷道精准定向掘进[3-4]。掘进机姿态和位置信息的实时精准感知是掘进机自主行走控制和截割断面误差补偿的基础，是巷道定向掘进的先决条件。

目前，我国综掘普遍采用的掘进定向方法仍旧是传统的“激光指向仪”指示法[5]。煤矿地测部门人员利用全站仪确定指向仪在巷道顶板的安装位置，保证其指示方向与巷道设计中线方向完全一致，这样指向仪在大地坐标系下的绝对位置坐标和指向的绝对角度值即为已知。

激光指向仪发射的激光光斑是掘进定向的惟一依据，施工人员肉眼感知光斑位置，凭借经验操控掘进走向。每一轮或几轮断面截割完成后，人工测量光斑与巷道两帮的距离，以评估巷道走向是否存在偏差，并在此后掘进中做出相应调整，达到定向掘进的目的。

上述方式存在较多的问题:

(1)只能对巷道设计方向进行指示，与掘进机本身位姿参数无任何联系，无法为掘进机自主导控和巷道偏差补偿提供基准参数。

(2)无法解读激光光束所携带的基准信息，仅凭司机肉眼观察感知，凭经验操控向前掘进。……