CN111623821A - 隧道钻孔方向的检测、偏差检测、钻孔位置确定的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种隧道钻孔方向的检测、偏差检测、钻孔位置确定的方法。其中，在山体进行隧道钻孔方向的检测方法包括：在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射测量面(S1)，其中反射测量面(S1)与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；利用姿态测量设备(10)测量与反射测量面(S1)的姿态相关的第一姿态测量信息；以及根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。

Description

隧道钻孔方向的检测、偏差检测、钻孔位置确定的方法
技术领域
本申请涉及山体隧道钻孔技术领域，特别是涉及一种隧道钻孔方向的检测、 偏差检测、钻孔位置确定的方法。
背景技术
由于道路建设的需求，需要对山体进行打通隧道，从而便于通行。目前打 通山体隧道的方式是通过测绘的方法，确定钻孔的方向，然后利用激光的直线 传播进行在山体两侧进行隧道钻孔。但是现有的山体隧道钻孔的方法需要工作 人员翻山越岭，费时费力以及产生误差。并且长时间使用激光确定方向，会使 得方向发生偏移，从而造成损失的技术问题。
针对上述的现有技术中存在的现有的山体隧道方向确定的方式费时费力以 及容易产生误差，并且在长时间使用激光确定方向的过程中，会使得方向发生 偏移，从而造成损失的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本公开的实施例提供了一种隧道钻孔方向的检测、偏差检测、钻孔位置确 定的方法，以至少解决现有技术中存在的现有的山体隧道方向确定的方式费时 费力以及容易产生误差，并且在长时间使用激光确定方向的过程中，会使得方 向发生偏移，从而造成损失的技术问题。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种在山体进行隧道钻孔方向的检 测方法，包括：在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射测量面，其中 反射测量面与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；利用姿态测量设备 测量与反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信息；以及根据第一姿态测量信 息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种在山体两侧进行隧道钻孔的 位置确定方法，包括：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位 置信息；在第一钻孔位置处设置反射测量面，其中反射测量面与在第一钻孔位 置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；利用姿态测量设备测量与反射测量面的姿 态相关的姿态测量信息；根据姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向 信息；以及根据第一位置信息和钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行隧道钻 孔的第二钻孔位置的第二位置信息。
根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种在山体进行隧道钻孔方向的 偏差检测方法，包括：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位 置信息；在第一钻孔位置处设置第一反射测量面，其中第一反射测量面与在第 一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；以及利用姿态测量设备测量 与第一反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测量信息， 确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；根据第一位置信息和第一钻孔 方向信息，确定在山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息； 在第二钻孔位置处设置第二反射测量面，其中第二反射测量面与在第二钻孔位 置处进行隧道钻孔的第二钻孔方向垂直；利用姿态测量设备测量与第二反射测 量面的姿态相关的第二姿态测量信息；根据第二姿态测量信息，确定与第二钻 孔方向相关的第二钻孔方向信息；以及根据第一位置信息、第一钻孔方向信息、 第二位置信息以及第二钻孔方向信息，确定在山体两侧进行的隧道钻孔之间的 偏差信息。
根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种在山体进行隧道钻孔方向的 偏差检测方法，包括：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位 置信息以及在山体的另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息；根 据第一位置信息以及第二位置信息，确定在山体两侧进行隧道钻孔的基准方向 信息；在第一钻孔位置处设置第一反射测量面，其中第一反射测量面与在第一 钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；利用姿态测量设备测量与第一 反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测量信息，确定与 第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；以及根据第一钻孔方向信息以及基准 方向信息，确定在第一钻孔位置处的隧道钻孔的方向偏差信息。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括 存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种在山体进行隧道钻孔方向 的检测装置，包括：第一处理器；以及第一存储器，与第一处理器连接，用于 为第一处理器提供处理以下处理步骤的指令：在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔 位置处设置反射测量面，其中反射测量面与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔 方向垂直；利用姿态测量设备测量与反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信 息；以及根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种在山体两侧进行隧道钻孔 的位置确定装置，包括：第二处理器；以及第二存储器，与第二处理器连接， 用于为第二处理器提供处理以下处理步骤的指令：确定在山体一侧进行隧道钻 孔的第一钻孔位置的第一位置信息；在第一钻孔位置处设置反射测量面，其中 反射测量面与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；利用姿态测量 设备测量与反射测量面的姿态相关的姿态测量信息；根据姿态测量信息，确定 与钻孔方向相关的钻孔方向信息；以及根据第一位置信息和钻孔方向信息，确 定在山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种在山体进行隧道钻孔方向 的偏差检测装置，包括：第三处理器；以及第三存储器，与第三处理器连接， 用于为第三处理器提供处理以下处理步骤的指令：确定在山体一侧进行隧道钻 孔的第一钻孔位置的第一位置信息；在第一钻孔位置处设置第一反射测量面， 其中第一反射测量面与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直； 以及利用姿态测量设备测量与第一反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信息； 根据第一姿态测量信息，确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；根据 第一位置信息和第一钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻 孔位置的第二位置信息；在第二钻孔位置处设置第二反射测量面，其中第二反射测量面与在第二钻孔位置处进行隧道钻孔的第二钻孔方向垂直；利用姿态测 量设备测量与第二反射测量面的姿态相关的第二姿态测量信息；根据第二姿态 测量信息，确定与第二钻孔方向相关的第二钻孔方向信息；以及根据第一位置 信息、第一钻孔方向信息、第二位置信息以及第二钻孔方向信息，确定在山体 两侧进行的隧道钻孔之间的偏差信息。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种在山体进行隧道钻孔方向 的偏差检测装置，包括：第四处理器；以及第四存储器，与第四处理器连接， 用于为第四处理器提供处理以下处理步骤的指令：确定在山体一侧进行隧道钻 孔的第一钻孔位置的第一位置信息以及在山体的另一侧进行隧道钻孔的第二钻 孔位置的第二位置信息；根据第一位置信息以及第二位置信息，确定在山体两 侧进行隧道钻孔的基准方向信息；在第一钻孔位置处设置第一反射测量面，其 中第一反射测量面与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；利 用姿态测量设备测量与第一反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信息；根据 第一姿态测量信息，确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；以及根据第一钻孔方向信息以及基准方向信息，确定在第一钻孔位置处的隧道钻孔的方 向偏差信息。
从而根据本实施例，通过在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射 测量面，其中反射测量面与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直。从而 可以实时通过反射测量面的姿态信息，使得钻孔方向保持一致。然后利用姿态 测量设备测量与反射测量面的姿态相关的第一姿态测量信息。由于钻孔方向和 反射测量面的法线在同一直线上，所以通过姿态测量设备测量的反射测量面的 第一姿态测量信息，即为钻孔方向的姿态测量信息。计算设备根据第一姿态测 量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。通过第一姿态测量信息可以得 出反射测量面S1的姿态信息，从而得出钻孔方向的姿态信息，即三维空间信 息。从而达到无需工作人员翻山越岭确定钻孔方向。并且通过实时测量反射测 量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一致，避免了在长时间使用激光确定 方向的过程中，会使得方向发生偏移，从而造成损失。进而解决了现有技术中 存在的现有的山体隧道方向确定的方式费时费力以及容易产生误差，并且在长 时间使用激光确定方向的过程中，会使得方向发生偏移，从而造成损失的技术 问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分， 本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限 定。在附图中：
图1是是根据本实施例1第一个方面所述的在山体进行隧道钻孔方向的检 测方法的流程示意图；
图2是根据本公开实施例1第一个方面所述的山体方向检测的示意图；
图3A是根据本申请实施例1的第一个方面所述的姿态测量设备的示意图；
图3B是根据本申请实施例1的第一个方面所述的姿态测量设备测量反射 测量面的姿态的示意图；
图3C是根据本申请实施例1的第一个方面所述的光学准直装置在朝向测 量面S时的载体坐标系与地理坐标系之间的欧拉角的示意图；
图4A是图1所示的姿态测量设备的光学准直装置的示意性内剖图；
图4B是根据本申请实施例的光学准直装置的光学系统的结构示意图；
图5A是根据本申请实施例1第一个方面所述的第一分划板和第二分划板 共同投影在成像面上形成的检测图像的一个示意图；
图5B是根据本申请实施例1第一个方面所述的第一分划板和第二分划板 共同投影在成像面上形成的检测图像的又一个示意图；
图6是图3所示的姿态测量装置的示意性内剖图；
图7是根据本实施例1第二个方面所述的在山体两侧进行隧道钻孔的位置 确定方法的流程示意图；
图8是根据本实施例1第二个方面所述的隧道钻孔的位置确定的示意图；
图9是根据本实施例1第三个方面所述的在山体两侧进行隧道钻孔方向的 偏差检测方法的流程示意图；
图10A是根据本实施例1第三个方面所述的隧道钻孔方向的偏差检测的示 意图；
图10B是根据本实施例1第三个方面所述的隧道钻孔方向存在偏差的示意 图；
图11是根据本实施例1第四个方面所述的在山体进行隧道钻孔方向的偏差 检测方法的流程示意图；
图12根据本实施例1第四个方面所述的隧道钻孔的偏差检测的示意图；
图13根据本实施例2第一个方面所述的在山体进行隧道钻孔方向的检测装 置的示意图；
图14根据本实施例2第二个方面所述的在山体进行隧道钻孔的位置确定方 法装置的示意图；
图15根据本实施例2第三个方面所述的在山体进行隧道钻孔方向的偏差检 测装置的示意图；以及
图16根据本实施例2第四个方面所述的在山体进行隧道钻孔方向的偏差检 测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公 开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显 然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基 于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实 施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括” 和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了 一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那 些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或 设备固有的其它步骤或单元。
此外，本说明书中涉及到的术语解释如下：
地理坐标系(简称t系)：原点在被测对象的重心，xt轴指向东，yt轴指北， zt轴沿垂线指向天，通常称东北天坐标系。对于地理坐标系还有不同的取法， 如北西天、北东地等。坐标系指向不同仅仅影响某一矢量在坐标系中求取投影 分量的正负号不同而已，而不影响研究被测对象导航基本原理的阐述和导航参 数计算结果的正确性。
载体坐标系(简称b系)：载体坐标系是固连在被测对象上的，其原点在 被测对象的重心，xb轴指向被测对象纵轴向前，yb轴指向被测对象右方，zb轴 垂直Oxbyb平面向上。
实施例1
图1是根据本实施例第一个方面所述的在山体进行隧道钻孔的方向检测方 法的流程示意图，参考图1所示，提供了一种在山体进行隧道钻孔的方向检测 方法，该方法包括：
S102：在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反 射测量面S1与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；
S104：利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的姿态相关的第一姿态 测量信息；以及
S106：根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
具体地，参考图2所示，当有在山体中打通隧道的需求的情况下，例如可 以在山体的一侧确定隧道钻孔的钻孔位置，然后确定钻孔方向。即在山体一侧 进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射测量面S1与在钻孔 位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直(S102)。其中可以利用导航设备确定钻 孔位置。从而可以实时通过反射测量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一 致。
进一步地，参照图3A所示，利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1 的姿态相关的第一姿态测量信息(S104)。由于钻孔方向和反射测量面S1的 法线在同一直线上，所以通过姿态测量设备10测量的反射测量面S1的第一姿 态测量信息，即为钻孔方向的姿态测量信息。
进一步地，计算设备130根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的 钻孔方向信息(S106)。通过第一姿态测量信息可以得出反射测量面S1的姿 态信息，从而得出钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。
正如背景技术中所述的目前打通山体隧道的方式是通过测绘的方法，确定 钻孔的方向，然后利用激光的直线传播进行在山体两侧进行隧道钻孔。但是现 有的山体隧道钻孔的方法需要工作人员翻山越岭，费时费力以及产生误差。并 且长时间使用激光确定方向，会使得方向发生偏移，从而造成损失的技术问题。
有鉴于此，根据本实施例提供的技术方案，通过在山体一侧进行隧道钻孔 的钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射测量面S1与在钻孔位置处进行隧 道钻孔的钻孔方向垂直。从而可以实时通过反射测量面S1的姿态信息，使得 钻孔方向保持一致。然后利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的姿态相 关的第一姿态测量信息。由于钻孔方向和反射测量面S1的法线在同一直线上， 所以通过姿态测量设备10测量的反射测量面S1的第一姿态测量信息，即为钻 孔方向的姿态测量信息。计算设备130根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方 向相关的钻孔方向信息。通过第一姿态测量信息可以得出反射测量面S1的姿 态信息，从而得出钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。从而达到无需工作 人员翻山越岭确定钻孔方向。并且通过实时测量反射测量面S1的姿态信息， 使得钻孔方向保持一致，避免了在长时间使用激光确定方向的过程中，会使得 方向发生偏移，从而造成损失。进而解决了现有技术中存在的现有的山体隧道 方向确定的方式费时费力以及容易产生误差，并且在长时间使用激光确定方向 的过程中，会使得方向发生偏移，从而造成损失的技术问题。
可选地，姿态测量设备10包括光学准直装置110以及与光学准直装置110 连接的姿态测量装置120，并且利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的 姿态相关的第一姿态测量信息的操作，包括：利用光学准直装置110测量光学 准直装置110与反射测量面S1之间的角度偏差信息作为第一姿态测量信息的 部分信息，角度偏差信息用于指示光学准直装置110的轴线与反射测量面S1 法线之间的角度偏差；以及利用姿态测量装置120测量与光学准直装置110的 姿态相关的第二姿态测量信息作为第一姿态测量信息的部分信息。
具体地，图3A示出了姿态测量设备10的结构示意图，图3B示出了姿态 测量设备10测量反射测量面S1的示意图，参考3A和图3B所示，首先可以利 用光学准直装置110测量光学准直装置110与参照物的反射测量面S1之间的 角度偏差信息作为第一姿态测量信息的部分信息，角度偏差信息用于指示光学 准直装置110的轴线与反射测量面S1法线之间的角度偏差。然后利用与光学 准直装置110连接的姿态测量装置120测量光学准直装置110的第二姿态测量 信息作为第一姿态测量信息的部分信息。从而通过姿态测量设备10可以获取参 照物的测量面相关的第一姿态测量信息。
此外，参考图3B和图3C所示，光学准直装置110的姿态信息例如可以是 光学准直装置110的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于光学准直装置110的地理坐 标系Oxt1yt1zt1的欧拉角(α1，β1，θ1)，用于表示光学准直装置110相对于 地理坐标系的方位角、俯仰角以及横滚角。
因此计算设备130可以根据被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2与光学准直 装置110的载体坐标系Oxb1yb1zb1之间的角度偏差以及与光学准直装置110的 姿态相关的测量值，确定被测物体相对于光学准直装置的地理坐标系Oxt1yt1zt1的姿态信息。例如，可以根据光学准直装置110的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对 于地理坐标系Oxt1yt1zt1的方位角、俯仰角和横滚角以及被测物体的载体坐标系 Oxb2yb2zb2与光学准直装置110的载体坐标系Oxb1yb1zb1的方位角偏差以及俯仰 角偏差，确定被测物体相对于光学准直装置的地理坐标系Oxt1yt1zt1的方位角以 及俯仰角。
并且，利用光学准直装置110对反射测量面S1进行测量时，光学准直装 置110与反射测量面S1的距离会比较近，例如几厘米或十几厘米，因此光学 准直装置110与反射测量面S1的地理坐标系可以看作是不存在角度偏差，即 光学准直装置110与反射测量面S1的地理坐标系之间的角度偏差可以忽略。 因此可以进一步确定被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2相对于其地理坐标系 的方位角和俯仰角，作为第一姿态信息。
可选地，根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息的 操作，包括：根据第一姿态测量信息，确定反射测量面S1的第一姿态信息； 以及根据第一姿态信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
具体地，参考图3A所示，计算设备130可以根据第一姿态测量信息(即 角度偏差信息以及第二姿态测量信息)，确定反射测量面S1的第一姿态信息。 由于反射测量面S1的法线与钻孔方向在一条直线上，所以计算设备130可以 根据第一姿态信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
可选地，光学准直装置110包括：光源111；图像采集单元112；设置于光 源前的第一分划板113；设置于图像采集单元112前的第二分划板114；以及光 学系统，其中光学系统用于将由光源111发射并且穿过第一分划板113的光源 光投射到反射测量面S1上，以及将从反射测量面S1反射回的光源光经由第二 分划板114投射到图像采集单元112，并且获取角度偏差信息的操作，包括获 取图像采集单元112采集的检测图像作为角度偏差信息，其中检测图像包含第 一分划板113的第一刻线的第一影像和第二分划板114的第二刻线的第二影像。
具体地，图4A示例性的示出了光学准直装置110的示意性内剖图。参照 图4A所示，光学准直装置110包括：光源111、图像采集单元112、设置于光 源前的第一分划板113、设置于图像采集单元112前的第二分划板114以及光 学系统。其中，图4B示例性的示出了光学系统的结构示意图。参照图4B所示， 光学系统包括物镜115、棱镜116和目镜117，其中第一分划板113和第二分划 板114通过棱镜116分光共轭位于物镜115与目镜117的焦平面上。
进一步地，参照图4A以及图4B所示，例如可以在目标对象(运载体)上 设置反射测量面S1。依据光路可逆成像原理，光源110发出的光源光经过第一 分划板113后经物镜115后成平行光照射至设置于目标对象上的反射测量面S1。 然后，经反射测量面S1反射再次经由物镜115、目镜117后成像于物镜115的 像面位置。由于第二分划板140位于物镜115的像面位置，因此光学系统将从 目标对象反射回的光源光经由第二分划板114成平行光投射到图像采集单元 112。使得设置于成像面上的图像采集单元112能够采集到包含第一分划板113 的第一刻线的第一影像和第二分划板114的第二刻线的第二影像的检测图像， 参见图5A和图5B所示。
具体地，其中参考图5A和图5B所示，当目标对象的第二轴线与光学准直 装置110的轴线不平行时，即两个空间异面直线间俯仰差角和方位差角不为零 时，则第一分划板113和第二分划板114共同投影在成像面上形成的图像如图 5A或者图5B所示。第一分划板114的第一影像和第二分划板114的第二影像 的十字中心分开一定距离，不处于重合位置，则意味着光学准直装置110的轴 线与目标对象的第二轴线没有平行，即存在角度偏差。其中，光源可以采用 1550nm的光纤光源(SFS)，光纤光源(SFS)基于掺铒光纤的放大自发辐射(ASE)，具有很好的温度稳定性，输出功率大、寿命长，低偏振相关性。此 外，图像采集单元120例如但不限于为触发式CCD摄像机。
可选地，根据第一姿态测量信息，确定反射测量面S1的第一姿态信息的 操作，包括：根据第一影像与第二影像的位置，确定反射测量面S1与光学准 直装置110的方位角偏差以及俯仰角偏差；根据第二姿态测量信息，确定光学 准直装置110的第二姿态信息，其中第二姿态信息包括光学准直装置110的方 位角、横滚角以及俯仰角；以及根据第二姿态信息以及方位角偏差和俯仰角偏 差，确定反射测量面S1的第一姿态信息。
具体地，根据投射在图像采集单元112上的第一影像和第二影像来确定反 射测量面S1的第一姿态信息。其中以第二影像作为参考影像，可以得出第一 影像相对于第二影像的相对位移(Δx，Δy)。并且可以通过下述公式得出被测物 体相对于光学准直装置110的方位角度偏差ki和俯仰角度偏差φi。
ki＝Δx/Sx
φi＝Δy/Sy
其中Sx为水平方向的比例因子，Sy为垂直方向的比例因子。并且其中Sx和 Sy的单位为像素/角秒(每角秒成像高度*分辨率/CCD尺寸)，这两个参数可以 提前标定好。
此外，如前面所述，可以根据第二姿态测量信息，确定光学准直装置110 的第二姿态信息，即光学准直装置110的方位角、俯仰角和横滚角。
从而利用光学准直装置110的方位角α1以及俯仰角β1，以及上面所述的 方位角度偏差ki和俯仰角度偏差φi，确定被测物体的方位角和俯仰角作为测量 面姿态信息。具体地，可以利用光学准直装置110的方位角α1以及方位角度偏 差ki之和来确定反射测量面S1的方位角，以及利用光学准直装置110的俯仰 角β1以及俯仰角度偏差β1之和，来确定被测物体的俯仰角。
从而通过这种方式，本实施例的技术方案能够利用光学投影成像以及图像 处理技术来计算光学准直装置110与反射测量面S1之间的角度偏差，从而既 能够保证检测的准确性，也能够实时计算被测物体相对于光学准直装置110的 角度偏差。
可选地，利用姿态测量装置120测量光学准直装置110的第二姿态测量信 息的操作，包括：从与光学准直装置110连接的姿态测量装置120获取第二姿 态测量信息，其中姿态测量装置120包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计 122a、122b、122c，并且第二姿态测量信息包括陀螺仪121a、121b、121c和加 速度计122a、122b、122c测量的信息。
进一步地，根据第二姿态测量信息，确定光学准直装置110的第二姿态信 息的操作，包括：根据第二姿态测量信息，利用捷联惯导算法，确定第二姿态 信息。
具体地，图6示例性的示出了姿态测量装置120的示意性内剖图。参照图 6所示，姿态测量装置120包括彼此垂直设置的第一陀螺仪121a、第二陀螺仪 121b以及第三陀螺仪121c。并且姿态测量装置120还包括第一加速度计122a、 第二加速度计122b以及第三加速度计122c。其中通过陀螺仪121a、121b、121c 测量光学准直装置110的角运动信息，通过加速度计122a、122b、122c测量光 学准直装置110的线速度信息，从而可以依据捷联惯导算法，计算得到光学准 直装置110的载体坐标系相对于地理坐标系的方位关系，即光学准直装置110 的姿态信息。而关于捷联惯导算法的具体细节，可以参考相关现有技术，本说 明书中不再进行详细赘述。
此外，根据本实施例的第二个方面，提供了一种在山体两侧进行隧道钻孔 的位置确定方法，图7示出了该方法的流程示意图，参考图7所示，该方法包 括：
S702：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息；
S704：在第一钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射测量面S1与在第 一钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；
S706：利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的姿态相关的姿态测量 信息；
S708：根据姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息；以及
S710：根据第一位置信息和钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行隧道钻 孔的第二钻孔位置的第二位置信息。
具体地，参考图8所示，当有在山体中打通隧道的需求的情况下，例如可 以在山体的一侧确定隧道钻孔的钻孔位置，然后确定钻孔方向。即确定在山体 一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息(S702)。其中可以通过例 如GPS等导航设备确定第一位置信息。
进一步地，在第一钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射测量面S1与 在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直(S704)。从而可以实时通过 反射测量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一致。
进一步地，利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的姿态相关的姿态 测量信息(S706)。由于钻孔方向和反射测量面S1的法线在同一直线上，所 以通过姿态测量设备10测量的反射测量面S1的姿态测量信息，即为钻孔方向 的姿态测量信息。
进一步地，计算设备130根据姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔 方向信息(S708)。通过姿态测量信息可以得出反射测量面S1的姿态信息， 从而得出钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。
进一步地，计算设备130根据第一位置信息和钻孔方向信息，确定在山体 另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息(S710)。第一钻孔位置 和第二钻孔位置在一条直线上，因此可以通过转孔方向信息，确定第二钻孔位 置。
从而通过上述方式，通过导航设备确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻 孔位置的第一位置信息。然后在第一钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射 测量面S1与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直。从而可以实时 通过反射测量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一致。然后利用姿态测量 设备10测量与反射测量面S1的姿态相关的姿态测量信息。由于钻孔方向和反 射测量面S1的法线在同一直线上，所以通过姿态测量设备10测量的反射测量 面S1的姿态测量信息，即为钻孔方向的姿态测量信息。计算设备130根据姿 态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。通过姿态测量信息可以得 出反射测量面S1的姿态信息，从而得出钻孔方向的姿态信息，即三维空间信 息。然后计算设备130根据第一位置信息和钻孔方向信息，确定在山体另一侧 进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息。第一钻孔位置和第二钻孔位置 在一条直线上，因此可以通过转孔方向信息，确定第二钻孔位置。从而达到无 需工作人员翻山越岭确定钻孔方向以及第二钻孔位置的第二位置信息。并且通 过实时测量反射测量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一致，避免了在长 时间使用激光确定方向的过程中，会使得方向发生偏移，从而造成损失。进而 解决了现有技术中存在的现有的山体隧道方向确定的方式费时费力以及容易产 生误差，并且在长时间使用激光确定方向的过程中，会使得方向发生偏移，从 而造成损失的技术问题。
此外，由于姿态测量设备10的测量方式与第一方面所述的一致，因此这里 就不在一一赘述。
此外，根据本实施例的第三个方面，提供了一种在山体两侧进行隧道钻孔 的偏差检测方法，图9示出了该方法的流程示意图，参考图9所示，该方法包 括：
S902：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息；
S904：在第一钻孔位置处设置第一反射测量面S1，其中第一反射测量面 S1与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；
S906：利用姿态测量设备10测量与第一反射测量面S1的姿态相关的第一 姿态测量信息；
S908：根据第一姿态测量信息，确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方向 信息；
S910：根据第一位置信息和第一钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行隧 道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息；
S912：在第二钻孔位置处设置第二反射测量面S2，其中第二反射测量面 S2与在第二钻孔位置处进行隧道钻孔的第二钻孔方向垂直；
S914：利用姿态测量设备10测量与第二反射测量面S2的姿态相关的第二 姿态测量信息；
S916：根据第二姿态测量信息，确定与第二钻孔方向相关的第二钻孔方向 信息；以及
S918：根据第一位置信息、第一钻孔方向信息、第二位置信息以及第二钻 孔方向信息，确定在山体两侧进行的隧道钻孔之间的偏差信息。
具体地，参考图10A和图10B所示，当有在山体中打通隧道的需求的情况 下，例如可以在山体的一侧确定隧道钻孔的钻孔位置，然后确定钻孔方向。即 确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息(S902)。其中 可以通过例如GPS等导航设备确定第一位置信息。
进一步地，在第一钻孔位置处设置第一反射测量面S1，其中第一反射测量 面S1与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直(S904)。从而 可以实时通过第一反射测量面S1的姿态信息，使得第一钻孔方向保持一致。
进一步地，利用姿态测量设备10测量与第一反射测量面S1的姿态相关的 第一姿态测量信息(S906)。由于第一钻孔方向和第一反射测量面S1的法线 在同一直线上，所以通过姿态测量设备10测量的第一反射测量面S1的第一姿 态测量信息，即为钻孔方向的姿态测量信息。
进一步地，计算设备130根据第一姿态测量信息，确定与第一钻孔方向相 关的第一钻孔方向信息(S908)。通过第一姿态测量信息可以得出第一反射测 量面S1的姿态信息，从而得出第一钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。
进一步地，计算设备130根据第一位置信息和第一钻孔方向信息，确定在 山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息(S910)。第一钻孔 位置和第二钻孔位置在一条直线上，因此可以通过第一转孔方向信息，确定第 二钻孔位置。
进一步地，在第二钻孔位置处设置第二反射测量面S2，其中第二反射测量 面S2与在第二钻孔位置处进行隧道钻孔的第二钻孔方向垂直(S912)。从而 可以实时通过第二反射测量面S2的姿态信息，使得第二钻孔方向保持一致。
进一步地，利用姿态测量设备10测量与第二反射测量面S2的姿态相关的 第二姿态测量信息(S914)。由于第二钻孔方向和第二反射测量面S2的法线 在同一直线上，所以通过姿态测量设备10测量的第二反射测量面S2的第二姿 态测量信息，即为第二钻孔方向的姿态测量信息。
进一步地，计算设备130根据第二姿态测量信息，确定与第二钻孔方向相 关的第二钻孔方向信息(S916)。通过第一姿态测量信息可以得出第一反射测 量面S1的姿态信息，从而得出第一钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。
进一步地，计算设备130根据第一位置信息、第一钻孔方向信息、第二位 置信息以及第二钻孔方向信息，确定在山体两侧进行的隧道钻孔之间的偏差信 息(S918)。由于开凿隧道耗时长，因此一般都是从两侧开始钻孔。为了保持 两边的钻孔方向在一条直线上，需要时刻监测山体两侧进行的隧道钻孔之间的 偏差信息。图10B即为存在偏差的示意图。
因此通过以上方式，就可以确定山体另一侧的第二钻孔位置，并且实时检 测山体两侧进行的隧道钻孔之间的偏差信息，防止钻孔方向发生偏移。
此外，由于姿态测量设备10的测量方式与第一方面所述的一致，因此这里 就不在一一赘述。
此外，根据本实施例的第四个方面，提供了一种在山体两侧进行隧道钻孔 的偏差检测方法，图11示出了该方法的流程示意图，参考图11所示，该方法 包括：
S1102：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息以 及在山体的另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息；
S1104：根据第一位置信息以及第二位置信息，确定在山体两侧进行隧道 钻孔的基准方向信息；
S1106：在第一钻孔位置处设置第一反射测量面S1，其中第一反射测量面 S1与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；
S1108：利用姿态测量设备10测量与第一反射测量面S1的姿态相关的第 一姿态测量信息；
S1110：根据第一姿态测量信息，确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方 向信息；以及
S1112：根据第一钻孔方向信息以及基准方向信息，确定在第一钻孔位置 处的隧道钻孔的方向偏差信息。
具体地，参考图12所示，当有在山体中打通隧道的需求的情况下，例如可 以在山体的一侧确定隧道钻孔的钻孔位置，然后确定钻孔方向。首先确定在山 体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息以及在山体的另一侧进行 隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息(S1102)。其中可以利用例如GPS 的定位设备确定第一位置信息和第二位置信息。
进一步地，根据第一位置信息以及第二位置信息，确定在山体两侧进行隧 道钻孔的基准方向信息(S1104)。由于两点确定一条直线，所以通过第一位 置信息以及第二位置信息就可以确定隧道钻孔的基准方向信息。
进一步地，在第一钻孔位置处设置第一反射测量面S1，其中第一反射测量 面S1与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直(S1106)。
进一步地，利用姿态测量设备10测量与第一反射测量面S1的姿态相关的 第一姿态测量信息(S1108)。由于第一钻孔方向和第一反射测量面S1的法线 在同一直线上，所以通过姿态测量设备10测量的第一反射测量面S1的第一姿 态测量信息，即为第一钻孔方向的姿态测量信息。
进一步地，根据第一姿态测量信息，确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔 方向信息(S1110)。通过第一姿态测量信息可以得出第一反射测量面S1的姿 态信息，从而得出第一钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。
进一步地，根据第一钻孔方向信息以及基准方向信息，确定在第一钻孔位 置处的隧道钻孔的方向偏差信息(S1112)。从而通过实时检测第一测量面S1 的姿态测量信息就可以确定第一钻孔方向相对于基准方向是否发生偏差。
同理，第二钻孔位置的第二钻孔方向的偏差测量与第一钻孔位置的第一钻 孔方向的偏差测量一致。
因此通过以上方式，就可以确定山体另一侧的第二钻孔位置，并且实时检 测山体两侧进行的隧道钻孔之间的偏差信息，防止钻孔方向发生偏移。
此外，由于姿态测量设备10的测量方式与第一方面所述的一致，因此这里 就不在一一赘述。
此外，根据本实施例的第五个方面，提供了一种存储介质。所述存储介质 包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的 方法。
实施例2
图13示出了根据本实施例的第一个方面所述的在山体进行隧道钻孔方向 的检测装置1300，该装置1300与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对 应。参考图13所示，该装置1300包括：第一处理器1310；以及第一存储器1320， 与第一处理器1310连接，用于为第一处理器1310提供处理以下处理步骤的指 令：在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射测量 面S1与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；利用姿态测量设备10测 量与反射测量面S1的姿态相关的第一姿态测量信息；以及根据第一姿态测量 信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
可选地，姿态测量设备10包括光学准直装置110以及与光学准直装置110 连接的姿态测量装置120，并且利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的 姿态相关的第一姿态测量信息的操作，包括：利用光学准直装置110测量光学 准直装置110与反射测量面S1之间的角度偏差信息作为第一姿态测量信息的 部分信息，角度偏差信息用于指示光学准直装置110的轴线与反射测量面S1 法线之间的角度偏差；以及利用姿态测量装置120测量与光学准直装置110的 姿态相关的第二姿态测量信息作为第一姿态测量信息的部分信息。
可选地，根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息的 操作，包括：根据第一姿态测量信息，确定反射测量面S1的第一姿态信息； 以及根据第一姿态信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。
可选地，光学准直装置110包括：光源111；图像采集单元112；设置于光 源前的第一分划板113；设置于图像采集单元112前的第二分划板114；以及光 学系统，其中光学系统用于将由光源111发射并且穿过第一分划板113的光源 光投射到反射测量面S1上，以及将从反射测量面S1反射回的光源光经由第二 分划板114投射到图像采集单元112，并且获取角度偏差信息的操作，包括获 取图像采集单元112采集的检测图像作为角度偏差信息，其中检测图像包含第 一分划板113的第一刻线的第一影像和第二分划板114的第二刻线的第二影像。
可选地，根据第一姿态测量信息，确定反射测量面S1的第一姿态信息的 操作，包括：根据第一影像与第二影像的位置，确定反射测量面S1与光学准 直装置110的方位角偏差以及俯仰角偏差；根据第二姿态测量信息，确定光学 准直装置110的第二姿态信息，其中第二姿态信息包括光学准直装置110的方 位角、横滚角以及俯仰角；以及根据第二姿态信息以及方位角偏差和俯仰角偏 差，确定反射测量面S1的第一姿态信息。
可选地，利用姿态测量装置120测量光学准直装置110的第二姿态测量信 息的操作，包括：从与光学准直装置110连接的姿态测量装置120获取第二姿 态测量信息，其中姿态测量装置120包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计 122a、122b、122c，并且第二姿态测量信息包括陀螺仪121a、121b、121c和加 速度计122a、122b、122c测量的信息。
可选地，根据第二姿态测量信息，确定光学准直装置110的第二姿态信息 的操作，包括：根据第二姿态测量信息，利用捷联惯导算法，确定第二姿态信 息。
此外，图14示出了根据本实施例的第二个方面所述的在山体两侧进行隧道 钻孔的位置确定装置1400，该装置1400与根据实施例1的第二个方面所述的 方法相对应。参考图14所示，该装置1400包括：第二处理器1410；以及第二 存储器1420，与第二处理器1410连接，用于为第二处理器1410提供处理以下 处理步骤的指令：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信 息；在第一钻孔位置处设置反射测量面S1，其中反射测量面S1与在第一钻孔 位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；利用姿态测量设备10测量与反射测量面 S1的姿态相关的姿态测量信息；根据姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻 孔方向信息；以及根据第一位置信息和钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行 隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息。
此外，图15示出了根据本实施例的第三个方面所述的在山体进行隧道钻孔 方向的偏差检测装置1500，该装置1500与根据实施例1的第三个方面所述的 方法相对应。参考图15所示，该装置1500包括：第三处理器1510；以及第三 存储器1520，与第三处理器1510连接，用于为第三处理器1510提供处理以下 处理步骤的指令：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信 息；在第一钻孔位置处设置第一反射测量面S1，其中第一反射测量面S1与在 第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；以及利用姿态测量设备10 测量与第一反射测量面S1的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测 量信息，确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；根据第一位置信息和 第一钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位 置信息；在第二钻孔位置处设置第二反射测量面S2，其中第二反射测量面S2 与在第二钻孔位置处进行隧道钻孔的第二钻孔方向垂直；利用姿态测量设备10 测量与第二反射测量面S2的姿态相关的第二姿态测量信息；根据第二姿态测 量信息，确定与第二钻孔方向相关的第二钻孔方向信息；以及根据第一位置信 息、第一钻孔方向信息、第二位置信息以及第二钻孔方向信息，确定在山体两 侧进行的隧道钻孔之间的偏差信息。
此外，图16示出了根据本实施例的第四个方面所述的在山体进行隧道钻孔 方向的偏差检测装置1600，该装置1600与根据实施例1的第四个方面所述的 方法相对应。参考图16所示，该装置1600包括：第四处理器1610；以及第四 存储器1620，与第四处理器1610连接，用于为第四处理器1610提供处理以下 处理步骤的指令：确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信 息以及在山体的另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息；根据第 一位置信息以及第二位置信息，确定在山体两侧进行隧道钻孔的基准方向信息； 在第一钻孔位置处设置第一反射测量面S1，其中第一反射测量面S1与在第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；利用姿态测量设备10测量与第 一反射测量面S1的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测量信息， 确定与第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；以及根据第一钻孔方向信息以 及基准方向信息，确定在第一钻孔位置处的隧道钻孔的方向偏差信息。
从而根据本实施例，通过在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射 测量面S1，其中反射测量面S1与在钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直。 从而可以实时通过反射测量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一致。然后 利用姿态测量设备10测量与反射测量面S1的姿态相关的第一姿态测量信息。 由于钻孔方向和反射测量面S1的法线在同一直线上，所以通过姿态测量设备 10测量的反射测量面S1的第一姿态测量信息，即为钻孔方向的姿态测量信息。 计算设备130根据第一姿态测量信息，确定与钻孔方向相关的钻孔方向信息。 通过第一姿态测量信息可以得出反射测量面S1的姿态信息，从而得出钻孔方向的姿态信息，即三维空间信息。从而达到无需工作人员翻山越岭确定钻孔方 向。并且通过实时测量反射测量面S1的姿态信息，使得钻孔方向保持一致， 避免了在长时间使用激光确定方向的过程中，会使得方向发生偏移，从而造成 损失。进而解决了现有技术中存在的现有的山体隧道方向确定的方式费时费力 以及容易产生误差，并且在长时间使用激光确定方向的过程中，会使得方向发 生偏移，从而造成损失的技术问题。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例 中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通 过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所 述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式， 例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽 略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连 接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其 它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为 单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者 也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部 单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元 中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的 形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或 使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明 的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或 部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质 中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网 络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储 介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器 (RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储 程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种在山体进行隧道钻孔方向的检测方法，其特征在于，包括：
在山体一侧进行隧道钻孔的钻孔位置处设置反射测量面(S1)，其中所述反射测量面(S1)与在所述钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；
利用姿态测量设备(10)测量与所述反射测量面(S1)的姿态相关的第一姿态测量信息；以及
根据所述第一姿态测量信息，确定与所述钻孔方向相关的钻孔方向信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述姿态测量设备(10)包括光学准直装置(110)以及与所述光学准直装置(110)连接的姿态测量装置(120)，并且利用姿态测量设备(10)测量与所述反射测量面(S1)的姿态相关的第一姿态测量信息的操作，包括：
利用所述光学准直装置(110)测量所述光学准直装置(110)与所述反射测量面(S1)之间的角度偏差信息作为所述第一姿态测量信息的部分信息，所述角度偏差信息用于指示所述光学准直装置(110)的轴线与所述反射测量面(S1)法线之间的角度偏差；以及
利用所述姿态测量装置(120)测量与所述光学准直装置(110)的姿态相关的第二姿态测量信息作为所述第一姿态测量信息的部分信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一姿态测量信息，确定与所述钻孔方向相关的钻孔方向信息的操作，包括：
根据所述第一姿态测量信息，确定所述反射测量面(S1)的第一姿态信息；以及
根据所述第一姿态信息，确定与所述钻孔方向相关的钻孔方向信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光学准直装置(110)包括：光源(111)；图像采集单元(112)；设置于所述光源前的第一分划板(113)；设置于所述图像采集单元(112)前的第二分划板(114)；以及光学系统，其中
所述光学系统用于将由所述光源(111)发射并且穿过所述第一分划板(113)的光源光投射到所述反射测量面(S1)上，以及将从所述反射测量面(S1)反射回的所述光源光经由所述第二分划板(114)投射到所述图像采集单元(112)，并且
获取所述角度偏差信息的操作，包括获取所述图像采集单元(112)采集的检测图像作为所述角度偏差信息，其中所述检测图像包含所述第一分划板(113)的第一刻线的第一影像和所述第二分划板(114)的第二刻线的第二影像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第一姿态测量信息，确定所述反射测量面(S1)的第一姿态信息的操作，包括：
根据所述第一影像与所述第二影像的位置，确定所述反射测量面(S1)与所述光学准直装置(110)的方位角偏差以及俯仰角偏差；
根据所述第二姿态测量信息，确定所述光学准直装置(110)的第二姿态信息，其中所述第二姿态信息包括所述光学准直装置(110)的方位角、横滚角以及俯仰角；以及
根据所述第二姿态信息以及所述方位角偏差和所述俯仰角偏差，确定所述反射测量面(S1)的第一姿态信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用姿态测量装置(120)测量所述光学准直装置(110)的第二姿态测量信息的操作，包括：从与所述光学准直装置(110)连接的姿态测量装置(120)获取所述第二姿态测量信息，其中
所述姿态测量装置(120)包括陀螺仪(121a、121b、121c)和加速度计(122a、122b、122c)，并且
所述第二姿态测量信息包括所述陀螺仪(121a、121b、121c)和所述加速度计(122a、122b、122c))测量的信息。
7.一种在山体两侧进行隧道钻孔的位置确定方法，其特征在于，包括：
确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息；
在所述第一钻孔位置处设置反射测量面(S1)，其中所述反射测量面(S1)与在所述第一钻孔位置处进行隧道钻孔的钻孔方向垂直；
利用姿态测量设备(10)测量与所述反射测量面(S1)的姿态相关的姿态测量信息；
根据所述姿态测量信息，确定与所述钻孔方向相关的钻孔方向信息；以及
根据所述第一位置信息和所述钻孔方向信息，确定在所述山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息。
8.一种在山体两侧进行隧道钻孔方向的偏差检测方法，其特征在于，包括：
确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息；
在所述第一钻孔位置处设置第一反射测量面(S1)，其中所述第一反射测量面(S1)与在所述第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；
利用姿态测量设备(10)测量与所述第一反射测量面(S1)的姿态相关的第一姿态测量信息；
根据所述第一姿态测量信息，确定与所述第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；
根据所述第一位置信息以及所述第一钻孔方向信息，确定在山体另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息；
在所述第二钻孔位置处设置第二反射测量面(S2)，其中所述第二反射测量面(S2)与在所述第二钻孔位置处进行隧道钻孔的第二钻孔方向垂直；
利用姿态测量设备(10)测量与所述第二反射测量面(S2)的姿态相关的第二姿态测量信息；
根据所述第二姿态测量信息，确定与所述第二钻孔方向相关的第二钻孔方向信息；以及
根据所述第一位置信息、所述第一钻孔方向信息、所述第二位置信息以及所述第二钻孔方向信息，确定在所述山体两侧进行的隧道钻孔之间的偏差信息。
9.一种在山体进行隧道钻孔方向的偏差检测方法，其特征在于，包括：
确定在山体一侧进行隧道钻孔的第一钻孔位置的第一位置信息以及在所述山体的另一侧进行隧道钻孔的第二钻孔位置的第二位置信息；
根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息，确定在所述山体两侧进行隧道钻孔的基准方向信息；
在所述第一钻孔位置处设置第一反射测量面(S1)，其中所述第一反射测量面(S1)与在所述第一钻孔位置处进行隧道钻孔的第一钻孔方向垂直；
利用姿态测量设备(10)测量与所述第一反射测量面(S1)的姿态相关的第一姿态测量信息；
根据所述第一姿态测量信息，确定与所述第一钻孔方向相关的第一钻孔方向信息；以及
根据所述第一钻孔方向信息以及所述基准方向信息，确定在所述第一钻孔位置处的隧道钻孔的方向偏差信息。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1至9中任意一项所述的方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112065428A (zh) * 2020-11-16 2020-12-11 中南大学 基于声波共振的非开挖导向钻头的声波定位系统及方法
CN116579989A (zh) * 2023-04-21 2023-08-11 中铁九局集团电务工程有限公司 一种基于深度相机的隧道打孔倾角修正方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07257496A (ja) * 1994-03-28 1995-10-09 Toshiba Corp 姿勢制御装置
CN105021211A (zh) * 2015-06-05 2015-11-04 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于自准直仪的姿态测试装置及方法
CN105156097A (zh) * 2015-07-06 2015-12-16 中煤科工集团西安研究院有限公司 钻孔轨迹测量的数据处理方法
CN106323201A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 徐工集团工程机械股份有限公司 直线度检测系统
CN109947141A (zh) * 2019-04-15 2019-06-28 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 光学平衡法微纳运动系统姿态控制装置
CN110886606A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 中国地质大学（北京） 一种随钻特征量辅助的惯性测斜方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07257496A (ja) * 1994-03-28 1995-10-09 Toshiba Corp 姿勢制御装置
CN105021211A (zh) * 2015-06-05 2015-11-04 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于自准直仪的姿态测试装置及方法
CN106323201A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 徐工集团工程机械股份有限公司 直线度检测系统
CN105156097A (zh) * 2015-07-06 2015-12-16 中煤科工集团西安研究院有限公司 钻孔轨迹测量的数据处理方法
CN109947141A (zh) * 2019-04-15 2019-06-28 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 光学平衡法微纳运动系统姿态控制装置
CN110886606A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 中国地质大学（北京） 一种随钻特征量辅助的惯性测斜方法及装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112065428A (zh) * 2020-11-16 2020-12-11 中南大学 基于声波共振的非开挖导向钻头的声波定位系统及方法
CN116579989A (zh) * 2023-04-21 2023-08-11 中铁九局集团电务工程有限公司 一种基于深度相机的隧道打孔倾角修正方法
CN116579989B (zh) * 2023-04-21 2024-05-14 中铁九局集团电务工程有限公司 一种基于深度相机的隧道打孔倾角修正方法

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