我国煤炭行业在能源产业中占有绝对的优势，保证煤矿安全生产是重要的研究课题。现有的煤矿井下人员、设备的定位系统的定位效果不理想，无法为煤矿安全生产提供可靠保障；在重大事故发生时，不能为救援提供有效的信息。针对现有煤矿定位系统的不足，本文将捷联式惯性导航系统引入井下的定位导航中。捷联式惯性导航系统有效屏蔽外界对系统所造成的干扰，提高人员或设备在井下环境中的定位精度。由于，在捷联式惯性导航系统中，其初始姿态的对准精度对后续的计算具有较大影响。因此，本文重点研究如何在失准角度较大的情况下设计一种合理的滤波方法，提高初始姿态的对准精度。研究现有的各种应用于捷联式惯性导航系统初始对准的滤波算法，结合具体的煤矿井下的应用环境，选择适用于非线性环境的UKF滤波算法。根据煤矿井下环境的噪声与系统之间的加性关系以及系统方程的具体形式，对UKF算法进行优化。优化算法在降低算法的复杂度，提高计算精度的同时，有效减少系统运算时间，提高系统工作的实时性。另外，对现有的误差方程进行改进，以适应导航对象低速、有限空间内的运行的特点。本文经过对滤波算法和捷联式惯性导航系统误差方程分别进行优化和相互融合，完成对失准角度较大的情况下的初始姿态的对准。在论文的中对常用的EKF算法和优化的UKF算法进行比较，通过实验数据可以较好的证明出优化UKF算法在多种非线性条件下，具有良好的实用性以及较高的计算精度。