目前井下定位系统有RFID、Zigbee等定位技术，这些定位系统能够及时、准确地将井下各个区域人员和移动设备情况的动态反映到地面指挥管理系统，帮助管理者合理地开展调度和管理工作。虽然这些技术在井下矿山中广泛应用，但在实际应用中也存在着不足的地方。比如现有井下定位系统属于被动式定位的技术架构，定位过程依赖于井下供电和通讯系统。一旦井下出现供电或信号不稳定的情况，定位系统就不能正常工作，无法满足突发状况下的应急定位和救援定位的要求。针对现有井下定位系统存在问题和不足，从应急定位和主动式定位的角度，提出了一种地磁匹配与射频组合定位方法，简称GRPM(Geomagnetic and Radio Positioning Method)井下定位方法，并对GRPM定位原理、井下地磁场变化扰动规律、井下地磁图适配性及匹配算法方面展开了研究。
　　在地磁指纹匹配原理的基础上，引入巷道标签识别初定位，形成了GRPM井下定位的原理，构建了标签识别与地磁匹配过程的数学模型。按照主动式定位的原则，进行了GRPM井下定位系统硬件和软件的需求分析，设计了GRPM定位原形系统的整体架构、主要功能，以及与已有定位方法的共享机制。
　　井下地磁场变化特点和规律是GRPM地磁匹配定位的基础。根据井下巷道长线型的结构特点，选取了地面道路、大型构建物的楼道、实验矿井巷道、地下救护演习巷道及金矿井下巷道为试验场地，布设了地磁测量的基准线和监测点，采用ENVI-PRO质子磁力仪和FVM-400磁通门磁力仪等设备，进行了地磁图测量、日变监测、噪声扰动地磁监测等基础试验。通过对试验数据去噪处理和统计分析，获得了井下地磁场随着空间和时间变化的规律。研究表明，井下地磁场随着空间变化而变化，实测地磁值不是一个常数，会随着时间、周围设备的工作状态而发生波动，波动噪声水平从几十纳特到上千纳特不等。
　　巷道地磁图的适配性是地磁定位匹配法则的基础。针对井下巷道带状地磁图的特点，引入变异系数和粗糙方差比特征指标，建立了井下地磁图适配性的特征体系。通过对井下磁总场与磁分量适配性评价结果的相关性分析，研究发现巷道的磁总场只与XYZ磁分量的某一个或两个适配性的评价结果一致。引入多元线性回归的估值定权因子，改进了多因素联合的适配性评价方法，解决了适配性评价阈值不确定的问题。适配性评价试验结果表明，改进后回归分析的适配性评价的总体准确率达到了80%，评价效果较好。
　　实测地磁值扰动噪声大会直接导致地磁匹配失败或者匹配精度低。针对井下地磁场实测地磁值扰动噪声大的特点，利用欧氏距离和向量内积的数学度量方法，建立了二维磁特征参量联合距离匹配模型(MPMD，Multi- Parameter Matching Model of Least Magnetic Distance)算法。选取不同适配性的巷道地磁图，进行了匹配算法适应性的仿真试验研究，从匹配精度、匹配速度和鲁棒性方面测试了MPMD算法的性能。研究结果表明，在200nT、400nT和600nT高噪声磁扰动的情况下，MPMD匹配概率仍达到90%以上，匹配的鲁棒性强，能够满足井下定位的要求。
　　论文构建的GRPM定位方法是主动式的技术架构，定位过程相对独立，不易受到地下网络和供电的制约，稳定性好，可以作为现有井下定位系统应急定位的补充。论文研究的井下带状区域的地磁场变化与扰动规律和二维MPMD匹配模型，为井下GRPM定位方法的实际应用提供了理论基础，对井下智能化避险和救援的发展具有十分重要的意义。