[发明专利]基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向系统及方法

权利要求书

1.一种基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一导向靶，所述导向靶包括光纤陀螺和双轴传感器，且所述光纤陀螺的敏感轴与所述双轴传感器的坡度轴平行设置，将所述导向靶安装于顶管机的机头内；

在导向靶上选定一原点并以所述敏感轴所在的直线为轴建立导向靶坐标系；

在顶管机掘进施工前对所述导向靶进行初始标定，并获取初始标定状态下的顶管机机头中心和尾部中心在所述导向靶坐标系中对应的坐标值，分别为机头中心局部坐标值和尾部中心局部坐标值，同时获取初始标定状态下所述光纤陀螺的方位角修正值；

在顶管机掘进施工的过程中，通过所述光纤陀螺获取对应当前位置的导向靶的方位角，通过所述双轴传感器获取对应当前位置的导向靶的坡度角和导向靶的滚角；以及

利用所述的机头中心局部坐标值、尾部中心局部坐标值、导向靶的方位角、方位角修正值、导向靶的坡度角以及导向靶的滚角，计算得出对应当前位置的机头中心施工坐标和尾部中心施工坐标，从而获得了顶管机的姿态，利用所获得的顶管机的姿态对顶管机的施工进行导向。

2.如权利要求1所述的基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向方法，其特征在于，对所述导向靶进行初始标定，包括：提供一目标棱镜，将所述目标棱镜的中心对应于所述导向靶的原点而安装于所述导向靶上；

于所述顶管机的后靠架上安装一与所述目标棱镜相对应的全站仪，通过所述全站仪观测所述目标棱镜进而获得初始标定状态下所述目标棱镜的坐标值和所述导向靶的实际方位角；

利用初始标定状态下所述导向靶的实际方位角对所述光纤陀螺测得的导向靶的方位角进行修正并获得初始标定状态下的所述光纤陀螺的方位角修正值；

利用经修正的导向靶方位角和目标棱镜的坐标值，并结合实测的初始标定状态下的机头中心施工坐标和尾部中心施工坐标、导向靶的坡度角及导向靶的滚角，计算得到初始标定状态下机头中心局部坐标值和尾部中心局部坐标值。

3.如权利要求2所述的基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向方法，其特征在于，计算对应当前位置的机头中心施工坐标和尾部中心施工坐标，包括：

获取当前位置的导向靶的原点的坐标值；

结合所述的机头中心局部坐标值和尾部中心局部坐标值并利用公式一求解出机头中心施工坐标和尾部中心施工坐标，所述公式一为：

公式一中：(X′,Y′,Z′)在计算机头中心施工坐标时为初始标定状态下的机头中心局部坐标值，在计算尾部中心施工坐标时为初始标定状态下的尾部中心局部坐标值；(X″,Y″,Z″)在计算机头中心施工坐标时为机头中心施工坐标，在计算尾部中心施工坐标时为尾部中心施工坐标；(X_d,Y_d,Z_d)为当前位置的导向靶的原点的坐标值；α_靶为经修正的导向靶的方位角，β_靶为导向靶的坡度角，φ_后为当前位置所对应的导向靶的滚角。

4.如权利要求2所述的基于非连续通视下顶管法联络通道施工的导向方法，其特征在于，还包括利用所述目标棱镜和所述全站仪对所述导向靶进行定期标定，包括：

依据设定时间通过所述全站仪观测所述目标棱镜及所述导向靶上的特征点，获得当前标定状态下导向靶的实际方位角和目标棱镜的坐标值；

利用当前标定状态下导向靶的实际方位角对所述光纤陀螺测得的导向靶的方位角进行修正并获得当前标定状态下的所述光纤陀螺的方位角修正值；

利用当前标定状态下的导向靶的实际方位角、光纤陀螺的方位角修正值和目标棱镜的坐标值，计算当前标定状态至下一次标定之间的机头中心施工坐标和尾部中心施工坐标。