[發明專利]一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法

在審

• 申請號: 202111179682.3
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113944469A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 閆勝;王珍;趙曉;李煜峰;杜健;李曉霞;邱長彪;張鵬;張占民
• 申請（專利權）人: 閆勝
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 陳章

1.一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，用于調整掘進機在隧道中的作業姿態，其特征在于，包括：

步驟S1：洞外控制點布設和洞內控制點終端布設；

步驟S2：將洞外控制點和洞內控制點終端進行聯系測量計算出洞內控制點終端在工程坐標系統下的坐標，將坐標通過無線方式傳輸給偽衛星定位控制中心；

步驟S3：洞內控制點終端接收偽衛星相位天線發射的原始定位信息，記錄原始定位信息同時回傳給偽衛星定位控制中心；

步驟S4：偽衛星定位控制中心將接收到原始定位信息數據進行基線解算得到掘進坐標系統下的洞內控制點終端坐標；

步驟S5：選取四個以上洞內控制點終端在工程坐標系統與掘進坐標系統下的坐標進行七參數坐標轉換模型參數計算，得到七參數最豁然值，如果七參數的誤差超限時，返回步驟S2重復測量洞內控制點終端在工程坐標系統下的坐標，直到數據合格；

步驟S6：將七參數最豁然值與刀盤中心做原點坐標帶入坐標轉換模型，計算刀盤中心點在工程坐標系統下的坐標，計算模塊將坐標信息與設定的航線作定性、定量空間計算對比，得到掘進機刀面向各個方向調整位置和角度。

2.如權利要求1所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，

所述偽衛星相位天線用于提供所述掘進機在掘進坐標系統下的空間坐標和時間信息；

所述洞內控制點終端用于接收所述偽衛星相位天線提供的空間坐標和時間信息，并將掘進坐標系統下空間坐標和時間信息以及工程坐標系統下的坐標信息以無線方式發送到所述偽衛星定位控制中心；

所述偽衛星定位控制中心用于接收和處理所述洞內控制點終端傳輸的工程坐標系統和掘進坐標系統下的原始觀測數據。

3.如權利要求2所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，所述掘進坐標系統為掘進工程時建立的坐標系統，所述工程坐標系統為整個工程的坐標系統，所述掘進坐標系統與工程坐標系統采用坐標形成角度、距離、比例變換關系，在測量和控制過程中可完成轉換運算。

4.如權利要求3所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，所述偽衛星定位控制中心包括適配電源模塊、授時系統、天線控制模塊、數據傳輸模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊、減振減干擾模塊。

5.如權利要求4所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，所述偽衛星相位天線設置為四個，四個所述偽衛星相位天線均固定安裝在所述掘進機掘進方向尾端豎向平面內，并沿圓周方向均勻分布，四個所述偽衛星相位天線可與隧道內三個以上相同均勻分布的洞內控制點終端實現通視。

6.如權利要求5所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，所述洞內控制點終端為若干個，若干個所述洞內控制點終端均勻分布在所述隧道的管壁上，所述洞內控制點終端包括錨固強制對中連接器、供電模塊、信號接收機相位天線、數據存儲管理存儲模塊、數據無線傳輸模塊。

7.如權利要求1所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，步驟S5所述七參數坐標轉換模型參數的計算方式為，獲取隧道內控制點P坐標在工程坐標系統下的坐標，在掘進坐標系統下隧道內控制點P點坐標為，求解方程為：

（1）

（2）

（3）

（4）

其中m為比例參數，、、均為旋轉參數，、、均為坐標平移參數，將公式（2）、公式（3）和公式（4）帶入公式（1），得到變換公式用以求解七參數。

8.如權利要求6所述的一種基于偽衛星定位技術控制掘進機掘進方向的方法，其特征在于，所述洞內控制點終端上設有棱鏡測量反光標識，所述棱鏡測量反光標識用于所述洞內控制點終端與所述洞外控制點之間的聯系測量。