CN104764434B - 一种盾构姿态快速解算系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构姿态快速解算系统及方法，涉及盾构姿态解算技术领域。本发明采用两台自动测量全站仪，一台静止安置在吊篮中，另一台安装在随盾构机同步运动的盾构机车舱顶部支架上。静态全站仪对动态全站仪实时跟踪测量，获取测站瞬时坐标；动态全站仪则实时监测盾构机身上的三个棱镜，获取其在工程坐标系下的坐标；上述数据通过无线通讯模块反馈到解算中心，解算中心结合倾斜仪返回的盾构机倾角数据以及三个棱镜在盾构坐标系中的位置，根据空间坐标转换的联合数据解算模型，计算出盾构坐标系和工程坐标系之间的转换参数，从而求出盾构机首尾中心的空间位置，并将其与设计位置进行对比，得出首尾中心点的水平、竖直偏差以及机身的姿态角。

Description

一种盾构姿态快速解算系统及方法

技术领域

本发明涉及盾构姿态解算技术领域，具体是一种盾构姿态快速解算系统及方法。

背景技术

地铁建设过程中常采用盾构法施工，而确定盾构机在开挖过程中的姿态是确保盾构顺利贯通的前提。实际工程中利用支导线测量手段，通过盾构盾尾、切口实际工程坐标和设计坐标的比较，得到盾构机的实时姿态，包括盾尾水平偏差、盾尾竖直偏差、切口水平偏差、切口竖直偏差、横摆角、旋转角、俯仰角以及盾尾当前里程8个参数。

国内较成熟的盾构姿态解算系统都是随着盾构机成套引进，代表性产品包括：德国VMT公司的SLS-T系统，以全站仪激光标靶为核心装置进行姿态解算；日本ENZAN公司的ROBOTEC系统，通过全站仪和倾斜仪采集坐标数据和角度数据进行姿态解算；日本东京计器株式会社开发的TMG-32B系统，以陀螺仪定向进行姿态解算。这些进口装置虽然在性能和效率方面表现良好，但是价格昂贵，且由于盾构机的核心技术、关键零部件、解算方法高度保密，盾构机的维护和保养等都不得不依赖国外盾构制造厂商，并且需要花费大量的时间和金钱。

国内盾构施工中普遍还是采用人工测量的方法来控制盾构的方向。施工人员在盾构内安装固定的前标和靠重力悬垂的后标，以及两个倾角仪，利用全站仪对前标和后标进行定位测量，通过计算可以得到盾构的水平方位，同时通过倾角仪得到盾构的滚角和坡度角，然后再结合前标后标在盾构内的安装尺寸，就能够计算出盾构此时的切口中心坐标和盾尾中心坐标，将坐标值带入隧道设计轴线的算法公式中，可以推算出盾构的推进里程、切平、切高、尾平、尾高。这种测量方法耗时耗力，测量时盾构必须停止掘进，严重影响工作效率，而且测量结果依赖测量人员的业务素质，质量难以得到保障。

国内多家企业和科研院所也在致力盾构姿态自动解算系统的研究与开发，取得了不错的成绩。进展比较快的有上海隧道股份公司和华中科技大学联合研制的盾构导向系统，该系统和ROBOTEC原理一致，也是采用棱镜结合倾斜仪作为盾构姿态解算装置，并且已在多条线路进行实验；上海市第二市政工程有限公司研制的盾构导向系统——盾构之星，也经过可行性论证，其工作原理是利用三个棱镜在盾构坐标系和工程坐标系下的对应关系解算两者的转换参数，从而计算盾尾和切口中心空间坐标。但是，由于没有使用倾斜仪，当三个棱镜的分布位置不是很理想时，很难保证姿态的解算精度；同济大学潘国荣教授提出了一种基于空间几何分析的盾构姿态自动测量装置，该装置在融合了上述两种姿态解算方法的基础上利用三棱镜数据和倾斜仪数据进行联合数据解算，支持三棱镜两角度、两棱镜两角度以及单独三棱镜三种解算模式，具有更好的适用性。但是，该套系统在进行棱镜观测后需要及时对观察到的棱镜进行匹配，从而根据结果选用相应的模型，这样导致全站仪搜索棱镜的时间相对较长，不利运动中的盾构机进行姿态解算与纠正。

当姿态解算装置需要采集多于两个棱镜的数据时，全站仪的搜索范围会随着距离延长逐渐扩大，十分容易测错或漏侧，在姿态解算之前需要通过算法进行棱镜识别。这样导致姿态解算的时间相对较长，不利运动中的盾构机进行实时纠偏。

目前，国内外的盾构姿态解算系统都侧重于采用一台静止的全站仪进行采集数据，测站一般位于管片顶部的吊篮里，单站观测距离一般在100m左右，距离再远棱镜就不易观测，需要及时换观测站。对于小直径和小曲率的隧道而言，测站的观测距离不仅受前方棱镜的影响还受后视点通视的影响，其观测距离会大幅缩短，从而增加换站的次数，每次换站都需盾构机暂停工作。一种高速定位免换站式盾构掘进姿态实时测量方法及系统首次提出了将测站安置在盾构机车架上，利用后方交会的方法测点测站的实时坐标，再去测量棱镜进行姿态解算。但是当后视点相距较近时，交会出的测站坐标误差较大，影响姿态解算的精度。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种盾构姿态快速解算系统及方法，减少测站换站和搜索棱镜对盾构掘进的影响，通过快速的定位来提高盾构姿态解算精度，保证隧道掘进顺利贯通。

本发明是以如下技术方案实现的：一种盾构姿态快速解算方法，采用如下装置，该装置包括一台用于采集盾构姿态位置的动态全站仪、一台用于获取测站瞬时坐标的静态全站仪、两台用于采集盾构机姿态角度的倾斜仪、三个用于姿态解算的目标棱镜以及一个后视棱镜；所述的动态全站仪、静态全站仪以及两台倾斜仪各自连接一分站，所述的分站通过通讯模块连接一主站，所述的主站连接一中心计算机；所述的动态全站仪安装在盾构机身上，所述的静态全站仪安装在隧道的顶部，所述的动态全站仪和静态全站仪的手柄上分别安装一棱镜，棱镜中心和仪器底座中心重合；所述的后视棱镜位于静态全站仪的后方；所述的三个目标棱镜安装在盾构机身上且不在同一平面，三个目标棱镜相互间距离差不小于10厘米，有一个目标棱镜位于盾构机右半部，三个目标棱镜的镜面均朝向动态全站仪；两台倾斜仪对应安装在平行于盾构机纵向轴线和横向轴线的位置；其特征在于：采用一静一动两台全站仪进行姿态测量，静态全站仪对动态全站仪实时跟踪测量，获取测站瞬时坐标，动态全站仪随盾构机同步运动，对三个目标棱镜进行实时快速监测，中心计算机结合倾斜仪获取的角度数据，计算出盾构机首尾中心的工程坐标，通过与设计线路数据进行比较，得到当前盾构机的姿态参数；具体步骤如下：

1)中心计算机新建工程，输入起止站台名称，并明确是上行线还是下行线；

2)中心计算机进行工程配置，输入相关参数；

3)工业计算机设置每台全站仪和倾斜仪的通讯参数；

4)通过无线通讯模块测试中心计算机和每台仪器是否连接成功，若是，则执行步骤5)，若否，则返回步骤3)；

5)静态全站仪在吊篮中进行设站，输入静态测站坐标；

6)静态全站仪进行后视定向；

7)静态全站仪根据已知位置转向动态全站仪；

8)静态全站仪搜索动态全站仪，若搜索成功则执行步骤9)，否则，进行换站，并返回步骤5)；

9)静态全站仪实时测量动态全站仪的瞬时坐标并存储在中心计算机中；

10)中心计算机通过无线电台连接动态全站仪；

11)动态全站仪利用自动整平装置进行自动整平；

12)动态全站仪在车体固定支架上设站，站点坐标采用步骤9)中测量结果；

13)动态全站仪进行后视定向；

14)人工判断此次观测是否第一次，若是，则人工依次照准三个目标棱镜并进行测量，结果保存在学习文件中，否则执行步骤15)；

15)从学习文件中读取目标棱镜位置，并反算出棱镜测量时需要的旋转角度；

16)动态全站仪按学习文件算出的旋转角度进行搜索棱镜并照准；

17)动态全站仪对目标棱镜进行测量，并将测得棱镜坐标存入学习文件中；

18)动态全站仪获取当前倾斜仪数据；

19)中心计算机根据三个棱镜坐标和两个倾斜仪数据进行姿态解算；

20)中心计算机将求出的最新姿态参数进行形象化显示。

一种盾构姿态快速解算方法，其特征在于：姿态解算步骤如下：

1)中心计算机获取动态全站仪测量得到的3个目标棱镜在工程坐标系下的坐标；

2)中心计算机从目标棱镜盾构坐标文件中读取3个目标棱镜在盾构坐标系下的坐标；

3)中心计算机获取倾斜仪测得的当前盾构机的角度数据，并进行常数修正；

4)利用三个目标棱镜在工程坐标系和盾构坐标系间的对应关系，组建坐标误差方程；然后，将倾斜仪测量值作为限制条件，组建角度误差方程；

5)将两种误差方程进行联合平差，计算出工程坐标系和盾构坐标系间的转换参数；

6)根据盾构机参数获取盾构机盾尾中心和切口中心的盾构坐标；。

7)再利用求出的工程坐标系和盾构坐标系间转换参数计算盾尾中心和切口中心在工程坐标系下的坐标；

8)读取设计线路的平竖曲线要素表，生成设计线路模型；

9)根据设计线路模型反算盾尾中心对应的当前里程；

10)根据当前里程，考虑断链和偏距的影响，计算盾尾中心和切口中心在设计线路中的设计位置；

11)对比盾尾中心、切口中心的当前位置和设计位置间的偏差，获得当前盾构机的8个姿态参数。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在硬件配置方面采用一静一动两台全站仪，有效解决了盾构姿态解算时频繁换站造成的影响；并且利用随盾构机同步运动的全站仪对目标棱镜实时监测，可以快速完成对所有棱镜的识别与测量，在姿态解算方法方面，引入倾斜角数据作为限制条件，大大提高盾构姿态解算精度。

附图说明

图1为本发明系统的硬件组成示意图；

图2为本发明系统的工作流程示意图；

图3为本发明方法计算盾构姿态参数的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种盾构姿态快速解算系统有一台用于采集盾构姿态位置的动态全站仪6、一台用于获取测站瞬时坐标的静态全站仪8、两台用于采集盾构机姿态角度的倾斜仪3、三个用于姿态解算的目标棱镜4以及一个后视棱镜10；所述的动态全站仪6、静态全站仪8以及两台倾斜仪3各自连接一分站11，所述的分站11通过通讯模块连接一主站2，所述的主站2连接一中心计算机1。

所述的动态全站仪6安装在盾构机身上，所述的静态全站仪8安装在隧道的顶部，所述的动态全站仪6和静态全站仪8的手柄上分别安装一棱镜，棱镜中心和仪器底座中心重合，并且能够精确测定两者间相对位置关系。所述的后视棱镜10位于静态全站仪8的后方；所述的三个目标棱镜4安装在盾构机12身上且不在同一平面，三个目标棱镜4相互间距离差不小于10厘米，有一个目标棱镜4位于盾构机右半部，三个目标棱镜4的镜面均朝向动态全站仪6；两台倾斜仪对应安装在平行于盾构机纵向轴线和横向轴线的位置。3个目标棱镜固定安装在盾构机机身上且镜面朝向动态全站仪6，3个目标棱镜和动态全站仪6之间不应有遮挡物。中间一个目标棱镜应位于盾构机机身顶部，另外两个目标棱镜分别位于盾尾左右两侧，位置尽量分散且易于被动态全站仪6搜索。支架7的位置选择在控制室的中后部，要求视野要好，既能满足后视的需要又能测量到三个目标棱镜。支架在确保稳定平整的同时，能够固定一个自动整平装置5。自动整平装置5固定在随盾构机同步运动的支架7上，通过RS232串口线与从站11连接。

一种盾构姿态快速解算系统利用一静一动两台全站仪进行姿态测量，静态全站仪对动态全站仪实时跟踪测量，获取测站瞬时坐标，动态全站仪随盾构机同步运动，对三个目标棱镜进行实时快速监测，中心计算机结合倾斜仪获取的角度数据，计算出盾构机首尾中心的工程坐标，通过与设计线路数据进行比较，得到当前盾构机的姿态参数，具体步骤如图2所示：

在步骤1中，新建工程，输入工程名称和隧道开挖区间起止站台名称，并明确是上行线还是下行线。

在步骤2中，打开项目进行工程配置，导入相关设计文件：包括设计线路平竖曲线参数文件、控制点坐标文件、目标棱镜盾构坐标文件、倾斜仪改正常数文件、以及断链设置文件等；输入相关参数：包括管片宽度、管片间隙、起始环号、起始里程、盾构机长等。

在步骤3中，设置每台全站仪和倾斜仪的通讯参数，包括串口号、波特率和通讯协议。

在步骤4中，中心计算机通过无线通讯模块测试各个传感器的通讯状况。

在步骤5中，判断步骤4的仪器通讯测试是否正常，即计算机是否可以随时通过无线通讯模块连接或断开各个传感器。如果正常，则执行步骤6；否则，返回步骤3，重新对各台仪器进行通讯设置，并检查无线通讯模块的收发状况。

在步骤6中，中心计算机连接静态全站仪，并发送指令控制其完成设站操作，即从控制点文件中选择当前静态测站所在控制点。

在步骤7中，中心计算机控制静态全站仪完成后视定向，即在控制点文件中选择与静态测站通视且位置合适的控制点作为后视点，并在该位置安装后视棱镜，动态全站仪根据测站和后视点的位置关系计算旋转角度，自动转向后视方向，搜索、照准棱镜，然后将该方向设置为后视方向并测量后视点坐标。如果测量坐标与已知坐标之差小于设置的限差则执行步骤8，否则，检查是否选错后视控制点。

在步骤8中，中心计算机控制静态全站仪转向动态全站仪，即根据静态全站仪和动态全站仪之间的位置关系计算旋转角度，静态全站仪利用旋转马达转向动态全站仪。如果静态全站仪未能搜索到静态全站仪，则说明静态全站仪和动态全站仪相互不通视，此时需要暂停盾构机进行换站。

在步骤9中，静态全站仪搜索动态全站仪手柄上的安置的目标棱镜。

在步骤10中，判断是否需要换站，如果步骤9中无法搜索到目标棱镜，则说明静态全站仪和动态全站仪不通视，此时需要暂停盾构机往前移动静态全站仪的位置，然后执行步骤7，否则执行步骤11。实际工程中，可以人为的预先判断是否需要换站，提前安置好吊篮和计算出相应控制点坐标，从而大大减少盾构机暂停时间。

在步骤11中，中心计算机控制静态全站仪精确照准动态全站仪上的棱镜，并测量其坐标，作为姿态解算的瞬时测站坐标。

在步骤12中，中心计算机断开静态全站仪，连接动态全站仪。

在步骤13中，动态全站仪利用自动安平装置进行自动整平。

在步骤14中，中心计算机控制动态全站仪进行设站操作，坐标采用步骤11中测量结果。

在步骤15中，动态全站仪进行转向后视点，并进行定向作业，过程同步骤8。

在步骤16中，判断此次姿态监测是否第一次，如果是则执行步骤17，否则执行步骤18。

在步骤17中，人工转动动态全站仪逐个照准盾构机身上的目标棱镜，测量其坐标保存到系统的学习文件中。

在步骤18中，动态全站读取当前学习文件中最新的3个目标棱镜位置，反算出测量各个棱镜时需要的旋转角度。

在步骤19中，动态全站仪搜索目标棱镜并照准。

在步骤20中，动态全站仪逐个测量目标棱镜的位置，将测量结果保存到系统的学习文件中，完成对之前数据的更新，从而保证动态全站仪始终能快速搜索目标。

在步骤21中，中心计算机断开与动态全站仪，连接倾斜仪，获取倾斜仪的倾角数据。

在步骤22中，中心计算机根据之前测得的三个棱镜坐标和两个倾斜仪数据进行姿态解算，求出8个盾构姿态参数。

在步骤23中，中心计算机将求出的最新姿态参数进行形象化显示，包括：盾尾中心偏差图、切口中心偏差图、盾尾姿态角图以及按里程变化的盾构姿态偏差曲线。另外，系统可以对历史姿态参数按桩号或指定区间进行查询，并可打印报表。

本发明所述的盾构姿态快速解算方法主要是利用3个目标棱镜在工程坐标系和盾构坐标系的两组坐标以及盾构机的倾角数据，计算出两种坐标系间的转换关系；从而利用该转换关系计算出盾尾中心和切口中心的工程坐标，再和对应的设计位置进行比较，计算出两者位置偏差和角度偏差，即盾构姿态。具体计算过程如下：

1)中心计算机通过无线通信模块获得当前动态全站仪测量得到的3个目标棱镜在工程坐标系下的坐标，分别记录为(N₁,E₁,H₁)、(N₂,E₂,H₂)、(N₃,E₃,H₃)。

2)中心计算机从已知文件读取3个目标棱镜在盾构坐标系下的坐标，分别记为(X₁,Y₁,Z₁)、(X₂,Y₂,Z₂)、(X₃,Y₃,Z₃)，这三个坐标一般在盾构机始发前，通过常规测量获得。

3)中心计算机通过无线通信模块获得倾斜仪返回的2个角度数据a'和b'。然后分别对其进行修正，得到当前盾构机的姿态角a和b，即a＝a'+V_C；b＝b'+H_C，其中，V_C为纵倾常数，H_C为横倾常数。

4)利用三个目标棱镜在工程坐标系和盾构坐标系间的对应关系，组建误差

方程。

其中，(X₀,Y₀,Z₀)为平移向量，u为尺度参数，a，b，g分别为绕Y轴，X轴和Z轴的旋转角度。然后，将倾斜仪测量值作为限制条件，形式为,将其改为观测方程形式：

5)利用坐标误差方程和角度误差方程联合平差，计算工程坐标系和盾构坐标间的7个转换参数，包括3个平移参数、3个旋转参数、1个尺度参数。通过迭代，给定七参数的初值，就可以求出七参数的平差值。

P₁，P₂分别为坐标观测值和倾斜仪观测值的权阵。

6)根据盾构机参数获取盾构机盾尾中心和切口中心的盾构坐标，盾构坐标系是以盾尾中心为原点(0,0,0)，盾尾和切口连线作为X轴，水平面内垂直盾构机X轴方向为Y轴，垂直XY平面且方向向上时为Z轴。当盾构机机身长度为L时，则切口中心在盾构坐标系中的坐标为(L,0,0)。

7)再利用求出的工程坐标系和盾构坐标系间转换参数计算盾尾中心和切口中心在工程坐标系下的坐标，

8)为了方便表示隧道设计路线的线型，本发明将平曲线分解成直线模型、圆曲线模型以及缓和曲线模型三种格式；同时，将竖曲线分解成直线模型、凹曲线模型和竖曲线模型三种格式。这样可以实现盾尾中心的工程坐标和隧道当前里程间的正反算。

9)由坐标转换求得的盾尾中心工程坐标反算其对应的隧道当前里程。

10)由上步计算的当前里程，计算盾尾中心和切口中心在设计线路中的位置。

11)对比盾尾中心、切口中心的实测位置和设计位置间的偏差，获得当前盾构机的8个姿态参数。

Claims (5)

1.一种盾构姿态快速解算系统，包括一台用于采集盾构姿态位置的动态全站仪(6)、一台用于获取测站瞬时坐标的静态全站仪(8)、两台用于采集盾构机姿态角度的倾斜仪(3)、三个用于姿态解算的目标棱镜(4)以及一个后视棱镜(10)；所述的动态全站仪(6)、静态全站仪(8)以及两台倾斜仪(3)各自连接一分站(11)，所述的分站(11)通过通讯模块连接一主站(2)，所述的主站(2)连接一中心计算机(1)；所述的动态全站仪(6)安装在盾构机身上，所述的静态全站仪(8)安装在隧道的顶部，所述的动态全站仪(6)的手柄和静态全站仪(8)的手柄上分别安装一棱镜，棱镜中心和仪器底座中心重合；所述的后视棱镜(10)位于静态全站仪(8)的后方；所述的三个目标棱镜(4)安装在盾构机身上且不在同一平面，三个目标棱镜(4)相互间距离差不小于10厘米，有一个目标棱镜(4)位于盾构机右半部，三个目标棱镜(4)的镜面均朝向动态全站仪(6)；两台倾斜仪(3)对应安装在平行于盾构机纵向轴线和横向轴线的位置；其特征在于：采用一静一动两台全站仪进行姿态测量，静态全站仪对动态全站仪实时跟踪测量，获取测站瞬时坐标，动态全站仪随盾构机同步运动，对三个目标棱镜进行实时快速监测，中心计算机结合倾斜仪获取的角度数据，计算出盾构机首尾中心的工程坐标，通过与设计线路数据进行比较，得到当前盾构机的姿态参数；具体步骤如下：

1)中心计算机新建工程，输入起止站台名称，并明确是上行线还是下行线；

2)中心计算机进行工程配置，输入相关参数；

3)中心计算机设置动态全站仪、静态全站仪和倾斜仪的通讯参数；

4)通过无线通讯模块测试中心计算机和每台仪器是否连接成功，若是，则执行步骤5)，若否，则返回步骤3)；

5)静态全站仪在吊篮中进行设站，输入静态测站坐标；

6)静态全站仪进行后视定向；

7)静态全站仪根据已知位置转向动态全站仪；

8)静态全站仪搜索动态全站仪，若搜索成功则执行步骤9)，否则，进行换站，并返回步骤5)；

9)静态全站仪实时测量动态全站仪的瞬时坐标并存储在中心计算机中；

10)中心计算机通过无线电台连接动态全站仪；

11)动态全站仪利用自动整平装置进行自动整平；

12)动态全站仪在车体固定支架上设站，站点坐标采用步骤9)中测量结果；

13)动态全站仪进行后视定向；

14)人工判断此次观测是否第一次，若是，则人工依次照准三个目标棱镜并进行测量，结果保存在学习文件中，否则执行步骤15)；

15)从学习文件中读取目标棱镜位置，并反算出目标棱镜测量时需要的旋转角度；

16)动态全站仪按学习文件算出的旋转角度进行搜索目标棱镜并照准；

17)动态全站仪对目标棱镜进行测量，并将测得目标棱镜坐标存入学习文件中；

18)动态全站仪获取当前倾斜仪数据；

19)中心计算机根据三个目标棱镜坐标和两个倾斜仪数据进行姿态解算；

20)中心计算机将求出的最新姿态参数进行形象化显示。

2.根据权利要求1所述的一种盾构姿态快速解算系统，其特征在于：盾构机的姿态参数包括盾尾中心水平偏差、盾尾中心竖直偏差、切口中心水平偏差、切口中心竖直偏差、横摆角、旋转角、俯仰角以及盾尾中心当前里程8个参数。

3.根据权利要求1所述的一种盾构姿态快速解算系统，其特征在于：所述的工程配置包括盾构掘进参数、设计线路平竖曲线参数文件、控制点坐标文件、目标棱镜盾构坐标文件、倾斜仪改正常数、工程限差以及断链设置。

4.根据权利要求3所述的一种盾构姿态快速解算系统，其特征在于：所述的盾构掘进参数包括管片宽度、管片间隙、起始环号、起始里程、盾构机长。

5.一种采用如权利要求1所述的盾构姿态快速解算系统的盾构姿态快速解算方法，其特征在于：所述的盾构姿态快速解算方法的步骤如下：

1)中心计算机获取动态全站仪测量得到的3个目标棱镜在工程坐标系下的坐标；

2)中心计算机从目标棱镜盾构坐标文件中读取3个目标棱镜在盾构坐标系下的坐标；

3)中心计算机获取倾斜仪测得的当前盾构机的角度数据，并进行常数修正；

4)利用三个目标棱镜在工程坐标系和盾构坐标系间的对应关系，组建坐标误差方程；然后，将倾斜仪测量值作为限制条件，组建角度误差方程；

5)将两种误差方程进行联合平差，计算出工程坐标系和盾构坐标系间的转换参数；

6)根据盾构机参数获取盾构机盾尾中心和切口中心在盾构坐标系下的盾构坐标；

7)再利用求出的工程坐标系和盾构坐标系间转换参数计算盾尾中心和切口中心在工程坐标系下的坐标；

8)读取设计线路的平竖曲线要素表，生成设计线路模型；

9)根据设计线路模型反算盾尾中心对应的当前里程；

10)根据当前里程，考虑断链和偏距的影响，计算盾尾中心和切口中心在设计线路中的设计位置；

11)对比盾尾中心、切口中心的当前位置和设计位置间的偏差，获得当前盾构机的8个姿态参数；8个姿态参数包括盾尾中心水平偏差、盾尾中心竖直偏差、切口中心水平偏差、切口中心竖直偏差、横摆角、旋转角、俯仰角以及盾尾中心当前里程。