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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利一种沉管管节水中三维姿态测量系统及其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：CN116164735B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03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：202211604525.7，技术领域涉及：G01C21/16；该发明授权一种沉管管节水中三维姿态测量系统及其方法是由王辉;王颖轶;艾青;黄醒春;刘璐瑶设计研发完成，并于2022-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种沉管管节水中三维姿态测量系统及其方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种沉管管节水中三维姿态测量系统及其方法，该系统包括安装于沉管隧道管节上的测量塔，其中，测量塔上安装有GNSS系统，沉管隧道管节上还安装有惯导系统，沉管隧道管节的两侧安装有水位计，沉管隧道管节上还设置有用于标定GNSS系统安装位置的控制点，GNSS系统、惯导系统和水位计均连接至后台进行数据处理。与现有技术相比，本发明能够准确监测管节浮运及沉放过程中管节姿态，并将监测数据连续、稳定地传输至后台进行处理，无需人工全站仪进行监测，不再受限于测量距离以及环境因素影响，即可高效准确地得到管节在水中的三维姿态。

本发明授权一种沉管管节水中三维姿态测量系统及其方法在权利要求书中公布了：1.一种沉管管节水中三维姿态测量方法，应用于一种沉管管节水中三维姿态测量系统，其特征在于，该系统包括安装于沉管隧道管节1上的测量塔2，所述测量塔2上安装有GNSS系统3，所述沉管隧道管节1上还安装有惯导系统4，所述沉管隧道管节1的两侧安装有水位计6，所述沉管隧道管节1上还设置有用于标定GNSS系统3安装位置的控制点5，所述GNSS系统3、惯导系统4和水位计6均连接至后台进行数据处理； 应用上述系统实现的测量方法包括以下步骤： S1、在待测量的各管节相应位置分别安装GNSS系统、惯导系统和水位计； S2、对安装点进行标定，标定内容为同一坐标系下安装点和管节结构特征点的三维坐标值； S3、GNSS系统采集沉管的位置信息并传输至后台；惯导系统采集沉管的姿态信息并传输至后台；水位计采集沉管干舷值并传输至后台； S4、根据设计图纸预先建立三维模型，并根据现场实际情况对该三维模型进行验证； S5、基于步骤S3采集的沉管现场数据，驱动三维模型动作，根据预先构建的工程坐标系与管节坐标之间的转换关系，计算得到相邻管节对接点在工程坐标系中的坐标； 步骤S5中工程坐标系与管节坐标之间的转换关系的构建过程为： S51、以沉管形心为坐标原点，以沉管轴向为X轴，以沉管横向为Y轴建立沉管三维坐标系； S52、测量管段中各控制点在沉管三维坐标系中的三维坐标，其中，控制点包括管段连接点、GNSS观测点； S53、根据GNSS系统测得的管节平面位置，惯导系统测得的管节倾斜角度，建立工程坐标系与管节坐标之间的转换关系； 步骤S53的具体过程为： 设定工程坐标系为Xs,Ys,Zs，管段上的任意2个GNSS测量点对应工程坐标为P1Xs1,Ys1,Zs1和P2Xs2,Ys2,Zs2； 取管段形心为坐标原点，建立管节坐标系Xc,Yc,Zc，2个GNSS测量点对应管节坐标为P1Xc1,Yc1,Zc1和P2Xc2,Yc2,Zc2，管节坐标系原点对应于工程坐标值为Xco,Yco,Zco，即平移坐标，惯导系统获得的基于工程坐标系X轴、Y轴、Z轴的旋转角度为,,，即旋转坐标，根据坐标转换关系： 得到管段形心的工程坐标值为： 其中，rij为管节坐标系与工程坐标系转换关系中旋转矩阵R的第i行j列元素，、、分别为绕工程坐标X轴、Y轴、Z轴旋转的旋转矩阵，分别如下式所示： 总体旋转矩阵如下： 将一个GNSS测量点对应工程坐标值P1Xs1,Ys1,Zs1和此测量点对应管节坐标值P1Xc1,Yc1,Zc1以及总体旋转矩阵R代入管段形心的工程坐标值公式中，即可求得管段形心的第一工程坐标值； 将另一GNSS测量点对应工程坐标值P2Xs2,Ys2,Zs2和此测量点对应管节坐标P2Xc2,Yc2,Zc2以及总体旋转矩阵R代入管段形心的工程坐标值公式中，即可求得管段形心的第二工程坐标值； 将管段形心的第一工程坐标值和第二工程坐标值的算术平均值作为管段形心坐标； 步骤S5中相邻管节对接点在工程坐标系中的坐标的计算过程具体为： 设定管段某对接点对应管节坐标系的坐标值为Xcki,Ycki,Zcki，将管节坐标系原点对应于工程坐标值为Xco,Yco,Zco以及对接点坐标值Xcki,Ycki,Zcki代入工程坐标系与管节坐标系转换关系公式中，即可求得相邻管节对接点在工程坐标系的坐标值Xski,Yski,Zski为： 。

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