CN106595599A - 用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法 - Google Patents

Abstract

用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，包括以下步骤：步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；步骤3、记录干滩测量仪与干滩长度测量点的距离、水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别与两个坝体参考点的距离、水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；步骤4、记录干滩测量仪与滩顶高程测量点的距离、水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。解决了现有技术中存在的人工测量受环境制约准确率低的问题。

Description

用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法

技术领域

本发明属于矿冶安全监控方法技术领域，涉及一种用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法。

背景技术

尾矿干排，是近年来国内逐渐兴起的一项尾矿处置工艺，是指选矿流程输出的尾矿浆经多级浓缩后，再经脱水振动筛等高效脱水设备进行脱水处理，形成含水小、易沉淀固化、运输方便易于堆存的矿渣。尾矿干排能够提高尾矿利用率，减少环境污染，现在国家已经明文要求，必须对矿浆进行尾矿干排处理。

尾矿库是指尾矿坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存尾矿干排过程中形成的矿渣的场所。在尾矿干排过程中，筑坝拦截矿浆中的矿渣和水，矿渣由于水的冲击在筑坝拦截面沉积，沉积体露出水面的部分称为干滩。干滩长度是指水滩分界点到坝顶方向线的最小垂直距离，滩顶高程是指干滩中的最高点的高程，往往会随着放矿、降雨等因素发生变化。

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故，干滩长度和滩顶高程是检测尾矿安全的重要指标，传统的测量方法是通过人工定期或不定期采集数据，实现对尾矿库的安全监测，但是，人工采集不仅会存在一些误差和错误，而且受到环境、地形、天气、人员素质等因素的制约，会造成一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，解决了现有技术中存在的人工测量受环境制约准确率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，包括以下步骤：

步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；

步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；

步骤3、记录干滩测量仪到干滩长度测量点的距离，以及干滩测量仪与干滩长度测量点的水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别到两个坝体参考点的距离，以及干滩测量仪分别与两个坝体参考点的水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；

步骤4、记录干滩测量仪到滩顶高程测量点的距离，以及干滩测量仪与滩顶高程测量点的水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。

干滩测量仪包括图像处理模块，图像处理模块分别连接有激光测距仪和云台，云台上设置有摄像机。

步骤2中，预设多条干滩长度巡航轨迹，干滩长度巡航轨迹以水面处为起点，以干滩处为终点，并经过水滩分界线；预设一条滩顶高程巡航轨迹，滩顶高程巡航轨迹经过干滩最高点。

步骤2中，寻找干滩长度测量点和滩顶高程测量点的过程中，巡航操作具体如下：

每条巡航轨迹的起点为S，终点为E，在巡航轨迹起点S处，水平巡航 角为α_S，垂直巡航角为β_S；在巡航轨迹终点E处，水平巡航角为α_E，垂直巡航角为β_E；巡航过程中，水平巡航角为α，垂直巡航角为β：

对水平巡航角α进行变换：

计算dltα＝(α_E－α_S) (1)

(1)当dltα>0且|dltα|>180°，K_α＝360°-|dltα|；在α_S的基础上每次减少0.1°(若α_S≤0°时，α_S＝α_S+360°)；

(2)当dltα>0且|dltα|<180°时，K_α＝|dltα|；如果dltα<0，在α_S的基础上每次增加0.1°；

(3)当dltα<0且|dltα|>180°，K_α＝360°-|dltα|；在α_S的基础上每次增加0.1°(若α_S≥360°时，α_S＝α_S－360°)；

(4)当dltα<0且|dltα|<180°时，K_α＝|dltα|；如果dltα<0，在α_S的基础上每次减少0.1°；

对垂直巡航角β进行变换：

计算dltβ＝(β_E－β_S) (2)

(1)当dltβ>0且|dltβ|>180°，K_β＝360°-|dltβ|，K＝K_β/K_α；在β_S的基础上每次减少K*0.1°(若β_S≤0°时，β_S＝β_S+360°)；

(2)当dltβ>0且|dltβ|<180°时，K_β＝|dltβ|，K＝K_β/K_α；如果dltβ<0，在β_S的基础上每次增加K*0.1°；

(3)当dltβ<0且|dltβ|>180°，K_β＝360°-|dltβ|，K＝K_β/K_α；在β_S的基础上每次增加K*0.1°(若β_S≥360°时，β_S＝β_S－360°)；

(4)当dltβ<0且|dltβ|<180°时，K_β＝|dltβ|，K＝K_β/K_α；如果dltβ<0，在β_S的基础上每次减少K*0.1°。

寻找干滩长度测量点的过程中，当激光测量仪照射到水面时，无距离返 回，当激光测量仪照射到干滩时，有距离返回，水滩分界点，即为干滩长度测量点；

沿一条干滩长度巡航轨迹寻找水滩分界点的过程中，转动云台，每次对水平巡航角α与垂直巡航角β进行变换，用激光测距仪测量距离，若连续三次转云台后，都测量出了距离，即认为找到了水滩分界点W，此时停止对该条干滩长度巡航轨迹的巡航，记录滩测量仪与干滩长度测量点W的距离S_W、水平巡航角α_W、垂直巡航角β_W；

当巡航角度超过了终点时，即超出了干滩长度巡航轨迹，认为该条干滩长度轨迹未能测出干滩长度。

计算每条干滩长度巡航轨迹测得的干滩长度的步骤为：

(1)计算水滩分界点在以干滩测量仪W点为原点的坐标系下的坐标为(X_W，Y_W，Z_W)：

X_w＝S_W cosβ_W sinα_W (3)

Y_w＝S_W cosβ_W cosα_W (4)

Z_w＝S_W sinβ_W (5)

其中，S_W、α_W、β_W干分别为滩测量仪与干滩长度测量点W的距离、滩测量仪与干滩长度测量点W的水平巡航角、滩测量仪与干滩长度测量点W的垂直巡航角；

计算坝体参考点P₁与坝面参考点P₂在W坐标系下的坐标分别为(X_1w，Y_1w，Z_1w)与(X_2w，Y_2w，Z_2w)：

X_1w＝S₁cosβ₁sinα₁ (6)

Y_1w＝S₁cosβ₁cosα₁ (7)

Z_1w＝S₁sinβ₁ (8)

X_2w＝S₂cosβ₂sinα₂ (9)

Y_2w＝S₂cosβ₂cosα₂ (10)

Z_2w＝S₂sinβ₂ (11)

其中，(X₁，Y₁，Z₁)为坝体参考点P₁的坐标，(X₂，Y₂，Z₂)为坝体参考点P₂的坐标，S₁、α₁、β₁分别为干滩测量仪与坝体参考点P₁的距离、干滩测量仪与坝体参考点P₁的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P₁的垂直巡航角，S₂、α₂、β₂分别为干滩测量仪与坝体参考点P₂的距离、干滩测量仪与坝体参考点P₂的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P₂的垂直巡航角；

(2)将以水滩分界点为原点的W坐标系平移至坝体参考点P₁为原点的M坐标系，得到水滩分界点在M坐标系下的坐标为(X_m，Y_m，Z_m)：

即：

X_m＝X_w-X_1w (13)

Y_m＝Y_w-Y_1w (14)

Z_m＝Z_w-Z_1w (15)

得到坝体参考点P₂在M坐标系下的坐标(X_2m，Y_2m，Z_2m)：

即：

X_2m＝X_2w-X_1w (17)

Y_2m＝Y_2w-Y_1w (18)

Z_2m＝Z_2w-Z_1w (19)

(3)将M坐标系旋转，使Y坐标轴与两个坝体参考点P₁、P₂的连线重合，计算旋转的角度θ：

θ＝tan^-1(Y_2m/X_2m) (20)

(4)计算干滩长度：

其中，X_c、Y_c、Z_c分别是以P₁、P₂所在直线为Y轴的坐标系的X、Y、Z轴，干滩长度即为干滩长度测量点(水滩分界点)距离Yc的最小距离，即，

X_c＝X_m cosθ+Y_m sinθ (22)

对每条干滩长度巡航轨迹算出的干滩长度X_c取均值，得出干滩长度d。

在寻找滩顶高程的测量点的过程中，通过转动云台，增加或减少水平巡航角α、垂直巡航角β，进行测量；

在测量的距离连续出现之后，出现了测量值的突变(例如某一次的测量值与上一次测量值的差大于10)，即认为滩顶高程测量点为突变前的点G；

根据干滩测量仪的高程、干滩测量仪与测点的垂直巡航角β_G，运用勾股定理计算出滩顶高程测量点与干滩测量仪的相对高程，滩顶高程测量点与干滩测量仪的相对高程加上干滩测量仪的高程，即为滩顶高程。

测量干滩测量仪的高程的方法如下：选择一个高程已知点，通过摄像机找到该点，根据激光测距仪测出该点与干滩测量仪的距离，以及该点与干滩 测量仪的垂直夹角，根据勾股定理计算出干滩测量仪相对于高程已知点的高程；干滩测量仪相对于测点的高程加上高程已知点的高程，即为干滩测量仪的高程。

本发明的有益效果是：

(1)将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点(如附近的山体上)，避免了干滩因放矿、降雨等因素变化引起干滩测量仪置位置的变化，实现了全天候采集；

(2)先预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，干滩测量仪通过巡航轨迹寻找干滩长度测量点和滩顶高程测量点，克服了人工采集时，受天气、环境的制约，以及测量人员自身因素产生的错误和误差，测量人员足不出户即可对干滩长度和滩顶高程进行测量；

(3)计算方法简便，准确率高，根据干滩长度测量点和滩顶高程测量点以及参考点的相关参数，通过基本几何定理及坐标变就能够计算出干滩长度和滩顶高程；

(4)操作简便，成本低，人工采集需要较多的人力物力，并具有一定的危险性，干滩自动巡航算法实现简单，没有昂贵的硬件要求，在软件实现时，还可以通过设定采集周期实现周期采集或定时采集，在周期采集的同时，也可以进行一次单次采集。

附图说明

图1是尾矿库干滩长度的自动巡航算法原理图；

图2是尾矿库干滩长度的计算原理图；

图3是干滩自动巡航软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，包括以下步骤：

步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；

步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；

步骤3、记录干滩测量仪到干滩长度测量点的距离，以及干滩测量仪与干滩长度测量点的水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别到两个坝体参考点的距离，以及干滩测量仪分别与两个坝体参考点的水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；

步骤4、记录干滩测量仪到滩顶高程测量点的距离，以及干滩测量仪与滩顶高程测量点的水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。

干滩测量仪包括图像处理模块，图像处理模块分别连接有激光测距仪和云台，云台上设置有摄像机。

如图1所示，步骤2中，以预设三条干滩长度巡航轨迹为例：S₁，S₂，S₃分别表示三条干滩长度巡航轨迹的起始点，E₁，E₂，E₃分别表示三条干滩长度巡航轨迹的终止点，干滩长度巡航轨迹以水面处为起点，以干滩处为终点，并经过水滩分界线；预设一条滩顶高程巡航轨迹，滩顶高程巡航轨迹经过干滩最高点。

这是因为水滩分界点的分布并不是一条平行于尾矿坝坝体的直线，因此需要设定多条干滩长度巡航轨迹，采集多个干滩长度，然后取平均值；干滩长度测量点位于坝面与水面的结合处，干滩长度测量点，就是从测量值无距离到测量值有距离的分界处。寻找滩顶高程测量时，因为只会产生一个滩顶 高程，只需要找一条轨迹即可，不需要计算平均值。

如图3所示，步骤2中，寻找干滩长度测量点和滩顶高程测量点的过程中，巡航操作具体如下：

以S₁E₁巡航轨迹为例，在巡航轨迹起点S₁处，水平巡航角为α_S1，垂直巡航角为β_S1；在巡航轨迹终点E₁处，水平巡航角为α_E1，垂直巡航角为β_E1；巡航过程中，水平巡航角为α’，垂直巡航角为β’：

对水平巡航角α’进行变换：

计算dltα’＝(α_E1－α_S1) (1)

(1)当dltα’>0且|dltα’|>180°，K_α1＝360°-|dltα’|；在α_S1的基础上每次减少0.1°(若α_S1≤0°时，α_S1＝α_S1+360°)；

(2)当dltα’>0且|dltα’|<180°时，K_α1＝|dltα’|；如果dltα’<0，在α_S1的基础上每次增加0.1°；

(3)当dltα’<0且|dltα’|>180°，K_α1＝360°-|dltα’|；在α_S1的基础上每次增加0.1°(若α_S1≥360°时，α_S1＝α_S1－360°)；

(4)当dltα’<0且|dltα’|<180°时，K_α1＝|dltα’|；如果dltα’<0，在α_S1的基础上每次减少0.1°；

对垂直巡航角β’进行变换：

计算dltβ’＝(β_E1－β_S1) (2)

(1)当dltβ’>0且|dltβ’|>180°，K_β1＝360°-|dltβ’|，K＝K_β1/K_α1；在β_S1的基础上每次减少K*0.1°(若β_S1≤0°时，β_S1＝β_S1+360°)；

(2)当dltβ’>0且|dltβ’|<180°时，K_β1＝|dltβ’|，K＝K_β1/K_α1；如果dltβ’<0，在β_S1的基础上每次增加K*0.1°；

(3)当dltβ’<0且|dltβ’|>180°，K_β1＝360°-|dltβ’|，K＝K_β1/K_α1；在β_S1的基础 上每次增加K*0.1°(若β_S1≥360°时，β_S1＝β_S1－360°)；

(4)当dltβ’<0且|dltβ’|<180°时，K_β1＝|dltβ’|，K＝K_β1/K_α1；如果dltβ’<0，在β_S1的基础上每次减少K*0.1°。

寻找一个干滩长度测量点的过程中，当激光测量仪照射到水面时，无距离返回，当激光测量仪照射到干滩时，有距离返回，水滩分界点W’，即为干滩长度的测量点；

沿一条干滩长度巡航轨迹S₁E₁寻找水滩分界点W’的过程中，转动云台，每次对水平巡航角α’与垂直巡航角β’进行变换，用激光测距仪测量距离，即认为找到了水滩分界点W’，此时停止对干滩长度巡航轨迹S₁E₁的巡航，记录滩测量仪到干滩长度测量点W’的距离S_W’、水平巡航角α_W’、垂直巡航角β_W’；

当巡航角度超过了终点(以dltα’>0且|dltα’|<180°为例，在α_S1的基础上每次增加0.1°，当增加后的α_S1超过了α_E1)时，即超出了干滩长度巡航轨迹，认为该条干滩长度轨迹未能测出干滩长度。

如图2所示，计算每条干滩长度巡航轨迹测得的干滩长度的步骤为：

以水滩干滩长度测量点W’为例，计算干滩长度巡航轨迹S₁E₁测得的干滩长度：

(1)计算分界点在以干滩测量仪W’点为原点的坐标系下的坐标为：

X_w'＝S_W'cosβ_W'sinα_W' (3)

Y_w'＝S_W'cosβ_W'cosα_W' (4)

Z_w'＝S_W'sinβ_W' (5)

其中，S_W’、α_W’、β_W’分别为干滩测量仪与干滩长度测量点W’的距离、干滩测量仪与干滩长度测量点W’的水平巡航角、干滩测量仪与干滩长度测量 点W’的垂直巡航角；

计算坝体参考点P₁与坝面参考点P₂在W’坐标系下的坐标分别为(X_1w’，Y_1w’，Z_1w’)与(X_2w’，Y_2w’，Z_2w’)：

X_1w'＝S₁cosβ₁sinα₁ (6)

Y_1w'＝S₁cosβ₁cosα₁ (7)

Z_1w'＝S₁sinβ₁ (8)

X_2w'＝S₂cosβ₂sinα₂ (9)

Y_2w'＝S₂cosβ₂cosα₂ (10)

Z_2w'＝S₂sinβ₂ (11)

其中，(X₁，Y₁，Z₁)为坝体参考点P₁的坐标，(X₂，Y₂，Z₂)为坝体参考点P₂的坐标，S₁、α₁、β₁分别为干滩测量仪与坝体参考点P₁的距离、干滩测量仪与坝体参考点P₁的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P₁的垂直巡航角，S₂、α₂、β₂分别为干滩测量仪与坝体参考点P₂的距离、干滩测量仪与坝体参考点P₂的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P₂的垂直巡航角；

(2)将以水滩分界点为原点的W’坐标系平移至坝体参考点1为原点的M坐标系，得到水滩分界点在M坐标系下的坐标为(X_m，Y_m，Z_m)：

即：

X_m＝X_w'-X_1w' (13)

Y_m＝Y_w'-Y_1w' (14)

Z_m＝Z_w'-Z_1w' (15)

得到坝体参考点P₂在M坐标系下的坐标(X_2m，Y_2m，Z_2m)：

即：

X_2m＝X_2w'-X_1w' (17)

Y_2m＝Y_2w'-Y_1w' (18)

Z_2m＝Z_2w'-Z_1w' (19)

(3)将M坐标系旋转，使Y坐标轴与两个坝体参考点P1、P2的连线重合，计算旋转的θ：

θ＝tan^-1(Y_2m/X_2m) (20)

(4)计算干滩长度：

其中，X_c’、Y_c’、Z_c’分别是以P₁、P₂所在直线为Y轴的坐标系的X、Y、Z轴，干滩长度即为干滩长度测量点(水滩分界点)距离Yc’的最小距离，即，

X_c'＝X_m cosθ+Y_m sinθ (22)

对三条干滩长度巡航轨迹算出的干滩长度X_c’取均值，得出干滩长度d。

在寻找滩顶高程的测量点的过程中，通过转动云台，增加或减少水平巡航角α、垂直巡航角β进行测量；

在测量的距离连续出现之后，出现了测量值的突变(例如某一次的测量值与上一次测量值的差大于10)，即认为滩顶高程测量点为突变前的点G；

根据干滩测量仪的高程、干滩测量仪与测点的垂直巡航角β_G，运用勾股定理计算出滩顶高程测量点与干滩测量仪的相对高程，滩顶高程测量点与干滩测量仪的相对高程加上干滩测量仪的高程，即为滩顶高程。

测量干滩测量仪的高程的方法如下：选择一个高程已知点，通过摄像机找到该点，根据激光测距仪测出该点与干滩测量仪的距离，以及该点与干滩测量仪的垂直夹角，根据勾股定理计算出干滩测量仪相对于高程已知点的高程；干滩测量仪相对于测点的高程加上高程已知点的高程，即为干滩测量仪的高程。

通过上述方式，本发明用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，避免了干滩因放矿、降雨等因素变化引起干滩测量仪置位置的变化，实现了全天候采集；克服了人工采集时，受天气、环境的制约，以及测量人员自身因素产生的错误和误差，测量人员足不出户即可对干滩长度和滩顶高程进行测量；计算方法简便，准确率高，通过基本几何定理及坐标变就能够计算出干滩长度和滩顶高程；操作简便，成本低，还可以通过设定采集周期实现周期采集或定时采集，在周期采集的同时，也可以进行一次单次采集。

Claims (8)

1.用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；

步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；

步骤3、记录干滩测量仪到干滩长度测量点的距离，以及干滩测量仪与干滩长度测量点的水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别到两个坝体参考点的距离，以及干滩测量仪分别与两个坝体参考点的水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；

步骤4、记录干滩测量仪到滩顶高程测量点的距离，以及干滩测量仪与滩顶高程测量点的水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。

2.根据权利要求1所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，干滩测量仪包括图像处理模块，图像处理模块分别连接有激光测距仪和云台，云台上设置有摄像机。

3.根据权利要求2所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，步骤2中，预设多条干滩长度巡航轨迹，干滩长度巡航轨迹以水面处为起点，以干滩处为终点，并经过水滩分界线；预设一条滩顶高程巡航轨迹，滩顶高程巡航轨迹经过干滩最高点。

4.根据权利要求3所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，步骤2中，寻找干滩长度测量点和滩顶高程测量点的过程中，巡航操作具体如下：

每条巡航轨迹的起点为S，终点为E，在巡航轨迹起点S处，水平巡航角为α_S，垂直巡航角为β_S；在巡航轨迹终点E处，水平巡航角为α_E，垂直巡航角为β_E；巡航过程中，水平巡航角为α，垂直巡航角为β：

对水平巡航角α进行变换：

计算dltα＝(α_E－α_S) (1)

(1)当dltα>0且|dltα|>180°，K_α＝360°-|dltα|；在α_S的基础上每次减少0.1°(若α_S≤0°时，α_S＝α_S+360°)；

(2)当dltα>0且|dltα|<180°时，K_α＝|dltα|；如果dltα<0，在α_S的基础上每次增加0.1°；

(3)当dltα<0且|dltα|>180°，K_α＝360°-|dltα|；在α_S的基础上每次增加0.1°(若α_S≥360°时，α_S＝α_S－360°)；

(4)当dltα<0且|dltα|<180°时，K_α＝|dltα|；如果dltα<0，在α_S的基础上每次减少0.1°；

对垂直巡航角β进行变换：

计算dltβ＝(β_E－β_S) (2)

(1)当dltβ>0且|dltβ|>180°，K_β＝360°-|dltβ|，K＝K_β/K_α；在β_S的基础上每次减少K*0.1°(若β_S≤0°时，β_S＝β_S+360°)；

(2)当dltβ>0且|dltβ|<180°时，K_β＝|dltβ|，K＝K_β/K_α；如果dltβ<0，在β_S的基础上每次增加K*0.1°；

(3)当dltβ<0且|dltβ|>180°，K_β＝360°-|dltβ|，K＝K_β/K_α；在β_S的基础上每次增加K*0.1°(若β_S≥360°时，β_S＝β_S－360°)；

(4)当dltβ<0且|dltβ|<180°时，K_β＝|dltβ|，K＝K_β/K_α；如果dltβ<0，在β_S的基础上每次减少K*0.1°。

5.根据权利要求4所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，寻找干滩长度测量点的过程中，当激光测量仪照射到水面时，无距离返回，当激光测量仪照射到干滩时，有距离返回，水滩分界点W，即为干滩长度测量点；

沿一条干滩长度巡航轨迹寻找水滩分界点的过程中，转动云台，每次对水平巡航角α与垂直巡航角β进行变换，用激光测距仪测量距离，若连续三次转云台后，都测量出了距离，即认为找到了水滩分界点W，此时停止对该条干滩长度巡航轨迹的巡航，记录干滩测量仪与干滩长度测量点W的距离S_W、水平巡航角α_W、垂直巡航角β_W；

当巡航角度超过了终点时，即超出了干滩长度巡航轨迹，认为该条干滩长度轨迹未能测出干滩长度。

6.根据权利要求5所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，计算每条干滩长度巡航轨迹得到的干滩长度的步骤为：

(1)计算水滩分界点在以干滩测量仪W点为原点的坐标系下的坐标为(X_W，Y_W，Z_W)：

X_w＝S_Wcosβ_Wsinα_W (3)

Y_w＝S_Wcosβ_Wcosα_W (4)

Z_w＝S_Wsinβ_W (5)

其中，S_W、α_W、β_W分别为干滩测量仪与干滩长度测量点W的距离、干滩测量仪与干滩长度测量点W的水平巡航角、干滩测量仪与干滩长度测量点W的垂直巡航角；

计算坝体参考点P₁与坝面参考点P₂在W坐标系下的坐标分别为(X_1w，Y_1w，Z_1w)与(X_2w，Y_2w，Z_2w)：

X_1w＝S₁cosβ₁sinα₁ (6)

Y_1w＝S₁cosβ₁cosα₁ (7)

Z_1w＝S₁sinβ₁ (8)

X_2w＝S₂cosβ₂sinα₂ (9)

Y_2w＝S₂cosβ₂cosα₂ (10)

Z_2w＝S₂sinβ₂ (11)

其中，(X₁，Y₁，Z₁)为坝体参考点P₁的坐标，(X₂，Y₂，Z₂)为坝体参考点P₂的坐标，S₁、α₁、β₁分别为干滩测量仪与坝体参考点P₁的距离、干滩测量仪与坝体参考点P₁的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P₁的垂直巡航角，S₂、α₂、β₂分别为干滩测量仪与坝体参考点P₂的距离、干滩测量仪与坝体参考点P₂的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P₂的垂直巡航角；

(2)将以水滩分界点为原点的W坐标系平移至坝体参考点P₁为原点的M坐标系，得到水滩分界点在M坐标系下的坐标为(X_m，Y_m，Z_m)：

即：

X_m＝X_w-X_1w (13)

Y_m＝Y_w-Y_1w (14)

Z_m＝Z_w-Z_1w (15)

得到坝体参考点P₂在M坐标系下的坐标(X_2m，Y_2m，Z_2m)：

即：

X_2m＝X_2w-X_1w (17)

Y_2m＝Y_2w-Y_1w (18)

Z_2m＝Z_2w-Z_1w (19)

(3)将M坐标系旋转，使Y坐标轴与两个坝体参考点P₁、P₂的连线重合，计算旋转的角度θ：

(4)计算干滩长度：

其中，X_c、Y_c、Z_c分别是以P₁、P₂所在直线为Y轴的坐标系的X、Y、Z轴，干滩长度即为干滩长度测量点(水滩分界点)距离Yc的最小距离，即，

X_c＝X_mcosθ+Y_msinθ (22)

对每条干滩长度巡航轨迹算出的干滩长度X_c取均值，得出干滩长度d。

7.根据权利要求5所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，在寻找滩顶高程的测量点的过程中，通过转动云台，增加或减少水平巡航角α、垂直巡航角β，进行测量；

在测量到的距离连续出现之后，出现了测量值的突变(例如某一次的测 量值与上一次测量值的差大于10)，即认为滩顶高程测量点为突变前的点G；

根据干滩测量仪的高程、干滩测量仪与测点的垂直巡航角β_G，运用勾股定理计算出滩顶高程测量点与干滩测量仪的相对高程，滩顶高程测量点与干滩测量仪的相对高程加上干滩测量仪的高程，即为滩顶高程。

8.根据权利要求7所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，测量干滩测量仪的高程的方法如下：选择一个高程已知点，通过摄像机找到该点，根据激光测距仪测出该点与干滩测量仪的距离，以及该点与干滩测量仪的垂直夹角，根据勾股定理计算出干滩测量仪相对于高程已知点的高程；干滩测量仪相对于测点的高程加上高程已知点的高程，即为干滩测量仪的高程。