[发明专利]一种多传感器数据融合的盾构机实时导向系统

摘要

一种多传感器数据融合的盾构机实时导向系统，包括激光全站仪、激光标靶、第一棱镜、第二棱镜、后视棱镜以及计算机，所述后视棱镜用于检测测量过程中全站仪的位置是否发生变动，所述激光标靶用于实时测量盾构机的姿态角，所述第一棱镜和第二棱镜分别安装在盾构机两端，所述激光全站仪通过发射激光测量所述第一棱镜和第二棱镜及激光标靶棱镜在大地坐标系下的坐标，再结合上述激光标靶测量得到的姿态角数据，由计算机计算得到多组姿态角并进行融合处理，即可得到优化的盾构机姿态角，实施对盾构机的实时导向。本发明在标靶内部传感器出现故障或是定位棱镜被遮挡时仍可获得盾构机姿态角，保障连续测量，具有测量精度高及工作稳定性强等优点。

主权项

一种多传感器数据融合的盾构机实时导向系统，其特征在于：该系统包括激光全站仪(1)、激光标靶(2)、第一棱镜(3)、第二棱镜(4)、以及计算机(6)，其中，所述激光标靶(2)安装在盾构机(5)内部，其轴线与盾构机(5)轴线平行，用于实时测量盾构机(5)的滚角和俯仰角，所述第一棱镜(3)安装在盾构机(5)内靠近盾尾的一端，第二棱镜(4)安装在盾构机(5)内靠近盾构机刀盘的一端，所述全站仪(1)安装在盾构机(5)后方隧道内的固定观测台上，通过发射测距激光以测量所述第一棱镜(3)和第二棱镜(4)及标靶棱镜在大地坐标系下的坐标；所述计算机(6)提取激光标靶(2)测量得到的盾构机滚角和俯仰角，再根据所述测量激光的水平方位和所述测量激光与激光标靶(2)轴线的夹角计算出盾构机水平角，进而得到第一组盾构机姿态角；同时，所述计算机(6)根据激光标靶(2)测量得到的上述盾构机滚角，利用两棱镜法，通过第一棱镜(3)和第二棱镜(4)的坐标以及通过第一棱镜(3)和标靶棱镜的坐标，解算出两对盾构机俯仰角和水平角，从而分别得到第二组和第三组盾构机姿态角；此外，所述计算机(6)根据三棱镜法，由第一棱镜(3)和第二棱镜(4)坐标以及标靶棱镜坐标解算得到第四组盾构机姿态角；上述四组盾构机姿态角通过融合处理获得优化的盾构机最终姿态角，进一步计算得到盾构机刀盘中心和盾尾中心的大地坐标，再通过与设计轨道(DTA)中的数据比较，计算实时掘进偏差量，从而实现对盾构机的实时导向。