单轨吊机车是一种重要的矿井辅助运输方式,它具有安全性高、爬坡能力强、转弯灵活、运行速度快、不受巷道底板影响等特点[1]。然而,我国在矿用单轨吊机车定位领域的发展十分缓慢,目前仍以RFID定位为主,在工程应用中,RFID的定位精度约为10m。显然,这种定位方式的精度较低,而且定位精度的提升必然会导致成本和安装难度上升。在矿井中,如果不能对单轨吊机车进行实时精确定位,很容易导致车辆拥堵、撞车事故,严重时甚至会引起重大人员伤亡,因此,设计一种高精度单轨吊机车定位系统非常有必要。为了解决这个问题,本文设计了一种基于捷联惯性导航和RFID技术的矿用单轨吊机车定位系统。主要研究内容如下:通过阅读大量文献与实际调查,对我国现有的矿井机车定位系统进行了深入地学习,并根据矿井中的实际条件制定了系统设计方案。基于捷联惯性导航和RFID技术的矿用单轨吊机车定位系统由车载机、WiFi通信网络、上位机三部分组成。车载机安装于单轨吊机车上,主要用来实现数据采集、测距运算、发送数据三个功能;WiFi通信网络安装于巷道中,用来将车载机发出的定位数据传输至上位机;上位机接收到WiFi通信网络传回的数据后需要对数据进行解析,并利用解析后的数据实时显示机车的运动状态,调度人员可通过上位机直观地对机车进行监控和调度。车载机是定位系统中最重要的一部分,它的设计是否合理将直接影响最终的定位精度。车载机的作用包括:采集机车的惯性数据、补偿加速度误差、机车测距、发送定位数据。本文将STM32F103RCT6单片机作为中央控制器,并搭载九轴IMU和RFID阅读器,实现单轨吊机车的组合定位,最后由WiFi通信模块发送定位数据。基于捷联惯性导航原理对机车定位时,需要用到准确的加速度数据,否则将会出现大量累积误差,从而降低定位精度。因此,本文提出了一种加速度误差补偿算法,该算法包括零偏补偿算法、刻度因数补偿算法、尖峰噪声滤除算法、稳态加速度误差补偿算法、速度误差补偿算法。通过该算法可以得到精确的加速度数据,提高了定位精度。利用LabVIEW平台编写了上位机软件,该软件可实时动态显示机车的速度、方向、位置,为井上调度人员实时监控单轨吊机车的运行状况提供了依据。当它通过WiFi通信网络与车载机建立连接后,就会持续得到机车的定位数据,其中包括测距结果、航向角、标签号,利用这三个数据计算出机车最新的地理坐标即可实时监控机车的运动情况。在实验现场对本系统的功能进行了实验测试,实验结果显示,本系统的各部分功能正常,且当机车在50m的直线路段行驶时,测距误差在3m以内,每行驶1m的平均累积误差为0.06m,与RFID定位相比,提高了定位精度,满足低成本、高精度的定位要求。