我国煤矿开采要减少安全事故，降低死亡率，必须大力发展“数字矿山”，提高煤矿井下机电装备的信息化和自动化水平，从而实现井下无人或者少人开采的最终目标。本文在国家高技术研究发展计划项目的资助下，以采煤机、掘进机及运载车辆等移动装备为研究对象，以煤矿窄长空间内形成的链式传感网络为基础，根据无线节点能量损耗模型研究了链式网络节点覆盖路由策略，采用核典型相关性分析探寻了链式拓扑结构下相关性无线信号集，推导了约束总体最小二乘方程并求解了移动目标位置，在此基础上深入研究无线测距误差、锚节点基准误差以及部署密度与采煤机定位精度之间的变化规律，提出采用捷联惯导系统(SINS)与链式无线传感器网络(CWSN)协作来实现采煤机稳健的定位定姿。主要研究工作包括：1）设计了适用于煤矿窄长结构的链式无线传感器网络节点覆盖路由。由于链式长度方向节点均匀和非均匀部署，容易存在能耗不均衡以及“热区”效应等，首先确定了以感知节点簇、传输节点簇以及双基站来构建煤矿链式无线传感器网络，以网络最佳生存时间为目标函数，基于无线节点能量消耗研究了感知节点簇和传输节点簇覆盖控制，设计了链式无线节点路由路径，提出了适合于煤矿窄长空间下非均匀对称簇节点覆盖部署策略，融合了无线节点非均匀部署和分簇部署的优点，在此基础上进行了煤矿链式网络能耗均衡以及链路通信负载优化等研究。2）研究了不确定锚节点下典型无线数据分析定位煤矿移动目标。通过研究煤矿移动目标在窄长空间运行特征，煤矿链式结构下移动目标相似几何位置附近无线信号集存在广泛的相关性，但是煤矿井下传感器噪声以及环境噪声使得无线信号集间呈现非线性关系，采用了核典型相关性分析无线信号集，在此基础上对相关性最大的无线信号集进行了融合，考虑到煤矿链式结构两边锚节点基准坐标发生漂移，采用了约束总体最小二乘方法求解移动目标位置，实现了基于增强测距精度提高煤矿移动目标定位精度。3）建立了包含多源误差的拓展克拉美-罗下限采煤机定位精度评估模型。根据综采工作面采矿机群协同运动规律，构建了液压支架与采煤机的联动模型，基于采煤机位置制定了液压支架联动规则和建立了采煤机自适应调高模型；建立了采矿机群下无线网络构建和坐标系，基于液压支架上锚节点与采煤机上移动节点间的无线局域强信号集与定位空间域的对偶映射，结合综采工作面运行特性约束锚节点基准坐标误差尺度，推导了包含无线测距误差和锚节点基准坐标误差的扩展克拉美-罗下限评估模型，研究了多源误差和节点部署与采煤机定位精度的变化规律。4）提出了一种采用SINS/CWSN协同进行采煤机稳健位姿检测的技术。对采矿机群运动学及参数约束进行了建模，推导了SINS下采煤机姿态、速度以及位置方程和对应的误差方程。SINS为短时精确定位采煤机位置误差会随时间发散，采用CWSN与SINS对采煤机位置进行协同定位，探寻了SINS和CWSN时间匹配及其引起的位置误差，研究了SINS/CWSN多参量交互机制，构建了SINS/CWSN下采煤机位置解算紧耦合模型，实现了SINS和CWSN失效时采煤机位置自适应协调校准。本文所取得的研究成果对于煤矿井下移动装备定位定姿的深入研究具有重要的指导意义，能够为数据融合挖掘和多源传感器协同下移动目标位姿检测的推广应用提供技术支持。