马宏伟，毛金根，毛清华，张旭辉，刘博兴

(1.西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 710054；2.陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室，陕西 西安 710054)

0 引 言

掘进机是煤矿巷道开拓的主要设备，随着快掘系统的深入应用，对井下煤矿巷道掘进的自动化提出了更高要求，掘进机的精确定位定向是其中最为关键的技术[1-2]。要从根本上改变掘进工作面的落后状态，必须解决掘进机的自主精确定位定向问题，提升掘进机的智能化水平。

目前掘进机的定位定向方法主要有激光指向仪、数字全站仪、超宽带、机器视觉、和组合惯导等[3-5]。传统的激光指向仪定位定向依赖于掘进机司机的经验，司机通过激光光斑在断面上位置来调整掘进机截割头掘进，这种掘进定位定向方法存在较大的误差。基于数字全站仪的定位方法已经广泛应用于盾构机形式的掘进机中[6-7]，虽然这种方法精度高，但是对于煤矿井下复杂的地理环境，全站仪的视线将可能被挡住，无法实时获得掘进机的位置信息，并且无法检测掘进机的航向。基于超宽带的导向和定位方法采用无线电信号的测距原理对掘进机定位定向，其在一定的范围优势明显，缺点是不适合于井下长距离的掘进机定位定向[8-9]。基于视觉定位方法采用图像处理技术对掘进机的位姿解算，能非接触、实时得到掘进机的定位信息[10]，但是容易受井下粉尘影响。捷联惯导系统具有自主性强、环境适应性好的特点，基于捷联惯导的井下设备定位定向方法是目前的研究热点[11-14]，但是随着掘进机长时间运行，惯导系统的定位误差会逐渐累积，组合惯导的定位定向方法可以有效抑制纯惯导累积误差。……