2023年2月Feb.,2023doi：10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.028煤矿综掘工作面掘进机组合定位导航技术研究孟凡旗（晋能控股集团高山煤业有限公司,山西大同037000）［摘要］针对煤矿井下综掘工作面掘进机导航系统存在的定位精度不高、灵活性差的问题，提出基于捷联惯导、里程计相结合的组合导航定位系统。重点介绍了以三轴陀螺仪、三轴加速度计、里程计以及STM32微控制器为核心的组合定位导航硬件、软件设计方案，经卡尔曼滤波输出组合定位导航信息，并完成系统试验测试。测试结果表明，该组合定位导航方案在满足掘进机导航定位设计要求的同时，提升了定位导航精度，增强了系统的灵活性，有助于提升掘进机的工作效率和安全系数。［关键词］组合定位导航；捷联惯导；里程计；STM32微控制器；掘进机［中图分类号］TD632.2［文献标识码］B［文章编号］1672-9943（2023）01-0090-030引言掘进机是煤矿井下综掘工作面的关键采掘设备，承担煤岩截割、转运等重要工作。目前，掘进机以人工操作、远程控制为主，利用激光指向仪确认掘进方向。掘进机在浓粉尘、大水雾恶劣环境中运行时，掘进机司机需频繁启停测量掘进机方向，导致掘进效率低下。因此，实现掘进机自主导航定位是提高掘进效率、实现综掘工作面智能化、少人化的关键技术之一。掘进机导航技术的发展面临的核心问题是环境恶劣、运动方式特殊、工况特殊、定位难度大。目前，掘进机导航技术主要有光电导航及位姿监测，如基于全站仪、激光指向仪的导航与定位；惯性导航技术，即利用陀螺仪监测掘进机角速率、偏航角、姿态角，利用误差补偿技术对测量偏差进行补偿和修正；组合导航技术，即将光电导航、惯性导航技术进行有机融合，实现掘进机更精度的导航定位［1－3］。本文基于捷联惯导与里程计技术提出的掘进机组合定位导航技术方案，重点对基于组合定位导航方案的硬件、软件方案进行设计阐述，通过试验测试验证上述功能的适用性和正确性，达到提升掘进机导航定位精度、满足煤矿井下综掘工作面掘进机的定位需求，对提升掘进机的工作效率和安全系数具有重要意义。1系统设计煤矿综掘工作面掘进机组合式定位导航系统设计原理如图1所示。该系统以捷联惯性导航系统为核心，结合里程计数据实现掘进机组合导航。该系统原理是：由三轴陀螺仪采集并计算掘进机的角加速度；由三轴加速度计计算掘进机的线加速度；由捷联惯导提供掘进机的位置、速度、姿态信息；将上述3部分信息作为惯性导航信息观测量输入值卡尔曼滤波...
