本发明属于挖掘机领域，由其涉及具有动态测深测向系统的挖掘机。
背景技术：
液压挖掘机是应用最广泛的工程机械之一，其使用工况复杂，环境恶劣，在操作的时候操作员的视线经常会被挡住，或者根本就不能够看清挖掘机的深度，降低了挖掘的效率，同时还会存在很大的安全隐患，由于不能及时知道挖掘的深度，在操作员不清楚已经到达了极限深度的时候还在继续挖掘，往往会造成比较严重的后果。
技术实现要素：
本发明为了解决上述问题，提供了一种具有动态测深测向系统的挖掘机。
本发明具体采用以下技术方案实现，
一种挖掘机，包括在:下部行走体，用于驱动挖掘机行走；上部旋转体，搭载于所述下部行走体，能够相对于下部行走体旋转；驾驶室，搭载于上部旋转体；工作装置，包括动臂、斗杆和铲斗；其特征在于，所述挖掘机还包括动态测深测向系统，所述系统由传感器节点和显控终端两部分构成，所述传感器节点安装在动臂、斗杆和铲斗上，所述传感器节点用于测量动臂、斗杆和铲斗的倾角,并通过无线通信网络发送给显控终端，所述显控终端安装在驾驶室内，显控终端作为传感器节点的汇聚节点,接收传感器节点发来的倾角值,并结合工作装置的机械尺寸解算挖掘深度，所述显控终端还包括电子罗盘，用于测量挖掘方向，将深度和方向的计算测量结果通过显示屏上显示;传感器节点和显控终端之间通过2.4g无线网络进行通信；
进一步地，所述传感器节点为倾角传感器，所述倾角传感器由加速度计和陀螺仪组成。
进一步地，所述传感器节点包括：控制模块、电源模块、电池电量采集模块、通信模块、数据采集模块和射频模块。
进一步地，所述显控终端包括：控制模块、电源模块、电池电量采集模块、通信模块、数据采集模块、射频模块、磁阻传感器模块和显示屏模块。
进一步地，所述数据采集模块为磁阻传感器。
进一步地，所述显示屏模块用于显示挖掘机挖掘深度、航向和错误提示信息。
该系统解决了驾驶员操作挖掘机时视野受限及挖掘深度测量存在困难和安全性隐患等问题,有助于提髙挖掘机作业质量和效率。
附图说明
图1挖掘机整体示意图；
图中1、下部行走体，2、上部旋转体，3、驾驶室，4、配重，5、动臂，6、斗杆，7、铲斗。
具体实施方式
挖掘机方向测量,即测量挖掘机前进方向与地理北极之间的夹角,也就是实现电子罗盘航向角测量的功能。地磁场水平分量总是指向地磁北极,电子罗盘感测地磁场信息,根据地磁场矢量在三轴上的投影解算得到方位角。由于电子罗盘在使用时无法始终保持水平状态,使用加速度计先获取电子罗盘姿态角,解算出地磁场在水平面上的分量,再进行航向角计算。
挖掘机动态测深系统由三个传感器节点和一个显控终端姐成,下面分别对其需要实现的功能进行描述。传感器节点需要实现以下功能:(1)信号采集功能:采用mems传感器mpu6050进行倾角检测,对加速度计和陀螺仪测量数据进行信息融合,使倾角测量结果更准确。(2)电量测量功能:传感器节点使用锂电池供电,当电量不足时,向显控终端发送信号进行提示。(3)无线通信功能:传感器节点和显控终端通过2.4g无线网络进行通信和数据传输。
显控终端需要实现以下功能:(1)信号采集功能:采用磁阻传感器hmc5983实现电子罗盘功能,提供航向角指示;mpu6050传感器为电子罗盘提供姿态角。(2)无线通信功能;传感器节点和显控终端通过2.4g无线网络进行通信。(3)数据解算功能:根据传感器节点发过来的倾角数据,计算挖掘机当前深度;对磁阻传感器数据进行解算和补偿校正,计算航向角。(4)显示屏显示功能:设备采用oled显示屏,该显示屏高亮稳定,显示清晰,直观方便,用于显示挖掘机深度、航向和错误提示信息等。
显示终端也兼具管理节点的功能，直接面向用户，提供检测信息；
同时显控终端集成了电子罗盘的功能，通过oled屏显示实时挖掘深度和挖掘方向；
本文在建立挖掘机深度和方向测量模型的基础上,根据系统需求确定了总体设计方案,然后完成了传感器节点和显控终端的软硬件设计。两者的硬件设计基本相同,都以微控制器cc2530为控制核心,设计了电源管理电路、传感器数据采集电路、射频天线、显示屏电路等。在硬件设计的基础上进行软件开发,以iar为开发环境,主要实现了电池电量采集、传感器信号采集、无线数据传输等功能模块。在此基础上,针对倾角测量动态误差大的问题（可以加入论文：挖掘机操作臂姿态非接触式实时测量系统，蒋毅、王海波、钱宇）,提出了加速度计和陀螺仪信息融合的方法,设计了互补滤波器和卡尔曼滤波器,并对两者的滤波效果进行比较分析;针对电子罗盘罗差大的问题,采用了基于楠圆假设的误差补偿方法。
最后对本设计进行了系统测试和分析。测试表明,该系统能够实现预期功能,具有实际应用价值。