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盾构位姿测量系统的作用是使盾构按照设计路线高精度向前掘进，它直接影响着隧道施工精度。本文结合图像处理技术、无线传输技术、数据加密与软件保护技术，对盾构位姿测量系统关键技术进行了研究，提出了新的光斑中心定位方法，实现了一种对位姿测量系统进行便捷有效地维护的手段，建立了数据加密和软件保护系统。新的光斑中心定位方法分析了不同的性质的光斑和不同计算算法对光斑中心定位精度的影响，并通过实验进一步进行论证，得到了稳定性和鲁棒性较好的计算算法和适宜的光斑特性，这种光斑中心定位方法比传统方法提高了位姿测量系统的测量精度和稳定性。在位姿测量系统维护方案中，利用蓝牙通信技术，建立移动通信工具和位姿测量系统激光标靶之间的联系，并且在移动通信工具上开发适用的客户端程序，在激光标靶中建立驻留程序，以主从的方式进行通信，从而实现对姿态测量系统进行便捷地监控调试的目的。本文提出的数据安全保护方案对激光标靶的使用进行严格的权限控制，防止未经授权的用户对嵌入式系统进行恶意破坏或者数据窃取；使用MD5摘要算法，为每一台出厂的激光标靶生成一个包含其各种软硬件信息的数字证书，并在系统运行时对其进行校验，保护硬件设备的安全性以及防止激光标靶的伪造；使用CoderMeter软件保护系统提供的API进行二次开发，对测量系统的应用程序和共享库进行硬件加密保护，极大地提高了机密程序和数据的安全性。实验证明，新的光斑中心定位方法提高了盾构位姿测量的精度，基于蓝牙无线通信的系统维护技术提高了位姿测量系统的易用性和易维护性，为激光标靶从实验室走向工业现场扫清了障碍。数据加密保护系统为工程信息安全提供了有力保障。