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龙图腾网获悉北京航天时代激光导航技术有限责任公司申请的专利一种基于单轴旋转惯导及全站仪的盾构导向系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119687914B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411842779.1，技术领域涉及：G01C21/16；该发明授权一种基于单轴旋转惯导及全站仪的盾构导向系统是由王镭;郭建刚;宋腾腾;黄世涛;王赢萱;王鹏;张宇浩设计研发完成，并于2024-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于单轴旋转惯导及全站仪的盾构导向系统在说明书摘要公布了：一种基于单轴旋转惯导及全站仪的盾构导向系统，包括：盾构机盾首面向隧道掘进方向；惯导测量盾构机的姿态信息，控制箱与惯导通过电缆连接，用于将惯导的姿态信息通过控制箱传送至工业电脑；后端棱镜安装于隧道管壁上，全站仪安装于惯导与后端棱镜之间，通过瞄准棱镜测量出惯导在全站仪坐标系下的坐标信息；电台与全站仪之间按照内部协议进行数据交换，将全站仪的数据发送给工业电脑；工业电脑通过电缆连接电台和控制箱，基于收集到的惯导、全站仪的测量信息进行坐标变换、计算盾构机的基准点和设计标准路线的偏差、以及盾构机掘进的趋势。本发明测量实时性高，环境适应性强，更易维护性。

本发明授权一种基于单轴旋转惯导及全站仪的盾构导向系统在权利要求书中公布了：1.一种基于单轴旋转惯导及全站仪的盾构导向系统，其特征在于包括：盾构机1、惯导2、过渡底板8、前端棱镜3-1、后端棱镜3-2、全站仪4、控制箱5、工业电脑6、电台7，其中： 盾构机1盾首面向隧道掘进方向； 惯导2用于测量盾构机1的姿态信息，惯导2和前端棱镜3-1安装于过渡底板8上，过渡底板8安装于盾构机1盾尾处； 控制箱5与惯导2通过电缆连接，用于将惯导2的姿态信息通过控制箱5传送至工业电脑6； 后端棱镜3-2安装于隧道管壁上，全站仪4安装于惯导2与后端棱镜3-2之间，通过瞄准棱镜测量出惯导2在全站仪4坐标系下的坐标信息； 电台7与全站仪4之间按照内部协议进行数据交换，将全站仪4的数据发送给工业电脑6； 工业电脑6通过电缆连接电台7和控制箱5，基于收集到的惯导2、全站仪4的测量信息进行坐标变换，计算盾构机1的基准点和设计标准路线的偏差、以及盾构机1掘进的趋势，并进行显示； 工业电脑6基于收集到的惯导2、全站仪4的测量信息进行坐标变换，具体为： 定义盾构机1的基准点在盾体坐标系下的坐标为PdXd，Yd，Zd，惯导2在隧道坐标系中的坐标为PINSXc，Yc，Zc，则盾构机1的基准点在隧道坐标系中的坐标表示为： 其中，为盾体坐标系相对惯导坐标系的坐标转换矩阵，为初始惯导相对隧道坐标的姿态矩阵， 盾构机1的基准点偏差的计算方法为： 定义盾构机1的基准点在在隧道坐标系中的坐标为计算点到设计标准路线数据库中每一个设计点的距离，记距离的最近点为Np，定义掘进方向上设计标准路线数据库中与Np点最近的点为Np+1，反方向上设计标准路线数据库中与Np点最近点为Np-1；计算点到Np-1点及Np+1点的距离，确定Np-1及Np+1点中距离Np点更近的点，过点做该点和Np点连线的垂线，所得距离d即为基准点偏差； 盾构机1掘进的趋势包括水平趋势和垂直趋势； 盾构机1掘进的水平趋势Δα计算公式如下： Δα＝atan[y’1-y’2x’1-x’2]-atan[y1-y2x1-x2] P首x1,y1、P尾x2,y2分别为设计标准路线上的理论盾首及盾尾在隧道坐标系中的水平坐标；P’首x’1,y’1、P’尾x’2,y’2分别为经坐标计算的盾构机1盾首及盾尾在隧道坐标系中的水平坐标；x表示东向坐标，y表示北向坐标； 盾构机1掘进的垂直趋势Δβ计算公式如下： Δβ＝atan[H1-H2L1-L2]-atan[H’1-H’2L’1-L’2] P首L1,H1、P尾L2,H2为设计标准路线的理论盾首及盾尾在隧道坐标系中的垂直坐标；P’首L’1,H’1、P’尾L’2,H’2为经坐标计算的盾构机1的盾首及盾尾在隧道坐标系中的垂直坐标，L表示里程，H表示高程。

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