车辆导航行驶系统最早来源于20世纪60～80年代开发的第一代移动机器人跟踪轨道型引导。无人驾驶的采矿车辆定位和导航行驶早期用的是电磁导航、油漆线条导航、反射条导航、光检测导航。导航行驶方法用得较多的是绝对导航行驶和基于“沿壁法”的反应导航行驶，以及导航行驶方法的组合。

在矿山地下环境中，地下车辆主要是地下铲运机。地下铲运机导航行驶的实现需要具备下列4大功能：①感知导航环境；②理解导航环境；③在导航环境中定位；④在导航环境中规划并执行有效的行走路线。这4大功能决定了地下车辆导航行驶系统的主要构成同移动机器人一样，由传感器、信息处理和控制反馈等3大模块组成。

各模块的功能及其关系如图所示。

地下铲运机自主导航行驶系统组成

绝对导航行驶中铲运机沿着全局坐标系下指定的路线行走，导航中使用电子地图，导航路线以坐标形式记录在电子地图上。导航行驶的实现依赖传感器以足够高的精度采集位置姿态数据，通常使用滤波算法提高匹配计算精度，改善导航行驶效果。由山特维克（Sandvik）公司和芬兰高校联合开发的Automine导航行驶系统通过传感器采集定位信息，利用测程法确定铲运机的位置、姿态及最优导航路线，再通过自然地标校正定位误差。该系统可实现的导航速度同熟练的铲运机司机驾车速度相当。

“沿壁法”的反应导航行驶使用巷道环境拓扑图。导航行驶时井下巷道两侧壁既是需要避免的障碍物，又是辅助导航的参照物。导航中传感器探测周围可行走的区域，通过信标校正行走误差，经定位导航行驶算法计算出偏差数据（包括横向位置偏差、航向角偏差、航向角偏差变化速率等），将多个偏差数据进行有效融合，形成综合偏差，然后输入导航行驶控制器，导航控制器输出控制指令给电液比例阀。电液比例阀将电信号转变成液压能输出，驱动转向油缸使铲运机调节转向角度，进而调整铲运机的行驶航向，实现对地下铲运机行驶轨迹对目标路径的有效跟踪。

理想的地下铲运机导航行驶应当能满足快速性、稳定性、经济性、计算量小、基础设施少、易于维护等方面要求。考虑到地下巷道环境的复杂性，将多种导航行驶模式进行有效融合是地下铲运机导航行驶技术的发展方向。