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龙图腾网获悉北京交通大学申请的专利一种基于动力学建模的盾构掘进位姿预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115455686B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211078321.4，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种基于动力学建模的盾构掘进位姿预测方法是由袁大军;王旭阳;金大龙;姚占虎;成晓青;吕计瑞;勾常春;陆平;罗维平;耿哲;郭海鹏;杨引尊设计研发完成，并于2022-09-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于动力学建模的盾构掘进位姿预测方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于动力学建模的盾构掘进位姿预测方法，包括以下步骤：S1：根据盾构导向系统获取历史盾构位姿信息和位姿变化率；S2：确定盾构位姿变换矩阵；S3：确定盾构推进系统参数；S4：建立盾构推进系统动力学方程；S5：建立盾构推进系统状态空间模型；S6：建立盾构等效负载估计模型；S7：建立盾构掘进位姿预测模型。本方法具有较高的预测精度和工程适用性，能够为盾构司机或是自动控制系统调整盾构位姿提供理论依据。

本发明授权一种基于动力学建模的盾构掘进位姿预测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于动力学建模的盾构掘进位姿预测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：根据盾构导向系统获取历史盾构位姿信息和位姿变化率； S2：确定盾构位姿变换矩阵； S3：确定盾构推进系统参数； S4：建立盾构推进系统动力学方程； S5：建立盾构推进系统状态空间模型； S6：建立盾构等效负载估计模型； S7：建立盾构掘进位姿预测模型； 其中， S4中， 盾构推进系统动力学方程为： 其中，FT为盾构掘进过程中受到的等效负载；M、C、G、J为盾构推进系统动力学方程系数； S5中， 盾构推进系统状态空间模型为 Y＝X1＝HX3 其中，X1＝q＝[xyzψθφ]T表示系统的位姿，表示系统的位姿变化率；表示系统的状态矢量；U＝Fd＝[F1F2…Fn]T表示系统的控制输入；H＝[E606×6]表示系统的输出矩阵；Y＝[xyzψθφ]T表示系统的输出位姿矢量；h1X和h2X计算公式为： h1X＝M-1FT-CX2-G4 h2X＝M-1JT5 其中，M，C，G和J参数构成盾构推进系统动力学方程； S6中建立盾构等效负载估计模型具体包括： 对公式1进行移项并进行后向差分，盾构等效负载估计公式为： 其中，FTk表示k时刻的盾构等效负载；Uk表示k时刻的盾构推进系统控制输入；Mk，Ck，Gk和Jk分别表示M，C，G和J参数在k时刻的取值；Xk表示k时刻系统的状态矢量；Xk-1表示k-1时刻系统的状态矢量；Ts为系统采样间隔时间；D1＝[06×6E6]，D2＝[E606×6]。

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