CN111801872A - 用于经由无接触圆柱形接口传输数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文中描述的是基于旋转圆柱电容器形成电容性链路的系统和方法。圆柱形转子围绕轴旋转，并且在圆柱形转子和轴之间保持气隙并且以形成一个或多个气隙电容器。包括光检测和测距组件的第一子系统被耦合到转子。包括数据分析功能的第二子系统被耦合到轴上。第一子系统和第二子系统经由由气隙电容器形成的电容性链路来耦合。在电容性链路上利用的通信信令可以是双向和差分信令。第一子系统和第二子系统可以包括LIDAR光检测和测距系统。第二子系统可以经由电感性耦合为第一子系统供电。

Description

用于经由无接触圆柱形接口传输数据的系统和方法

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求共同拥有的于2018年2月15日提交的、题为“SYSTEMS AND METHODSFOR TRANSMITTING DATA VIA A CONTACTLESS CYLINDRICAL INTERFACE”、列出PravinKumar Venkatesan、Abhilash Goyal、William B Etheridge、Rajesh RamalingamVaradharajan为发明人的美国专利申请第15/897,814号（案卷编号20151-2162）的优先权，该专利文档通过引用被整体地并入本文中并且用于所有目的。

背景技术

A.技术领域

本公开一般地涉及用于经由电容性耦合来传输数据的系统和方法，并且更特别地涉及在光检测和测距系统（LIDAR）内旋转电容器数据链路的利用。

B.背景技术

在一些电子系统中，可能存在对通过无线或非接触（无接触）方法在电子系统内传输数据的需要。可能的无线或非接触方法可以包括无线技术、光学链路、汞电接触、电感性耦合和电容性耦合。术语“电容性”涉及电容或能够收集和保持电荷的性质。所选择的方法可能影响电子系统的性能和效率，包括但不限于操作的频率、带宽、传输速度和功耗。在一些实施例中，诸如LIDAR系统，数据可以在固定组件和非固定旋转组件之间传递。

因此，所需要的是提供用于电子系统的一个组件与电子系统的其余部分之间的数据传输的高效的无线或非接触方法的系统和方法。电子系统的一个组件可以相对于电子系统的其余部分是固定的。或者，电子系统的一个组件可以相对于电子系统的其余部分旋转。

附图说明

将参考本发明的实施例，其示例可以在附图中被图示。这些附图旨在是说明性的，而不是限制性的。尽管通常在这些实施例的上下文中描述本发明，但是应当理解，其并不旨在将本发明的范围限制于这些特定实施例。附图中的条目未按比例。

图（“附图”）1描绘了根据本文档的实施例的光检测和测距系统的操作。

图2图示了根据本文档的实施例的光检测和测距系统以及多返回光信号的操作。

图3描绘了根据本文档的实施例的具有旋转反射镜的LIDAR系统。

图4A描绘了根据本文档的实施例的同心圆柱电容。

图4B描绘了根据本文档的实施例的在接收器和收发器之间的电容性链路。

图5A描绘了根据本文档的实施例的转子和轴（shaft）的转子-轴结构。

图5B描绘了根据本文档的实施例的提供单向差分信令的两个电容性链路。

图6描绘了根据本发明的实施例的用于形成电容性链路的流程图。

图7描绘了根据本文档的实施例的用于用定制协议来实现电容性链路的系统。

图8描绘了根据当前公开的实施例的用于用定制协议来实现电容性链路的另一系统。

图9描绘了根据本文档的实施例的计算设备/信息处置系统的简化框图。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本发明的理解。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实施本发明。此外，本领域技术人员将认识到，下面描述的本发明的实施例可以以多种方式来实现，所述方式诸如过程、装置、系统、设备或有形计算机可读介质上的方法。

图中所示的组件或模块说明本发明的示例性实施例，并且意在避免模糊本发明。还应当理解，贯穿该讨论，该组件可以被描述为分离的功能单元，其可以包括子单元，但是本领域技术人员将认识到，各种组件或其部分可以被划分为分离的组件或者可以被集成在一起，包括集成在单个系统或组件内。应当注意，本文中讨论的功能或操作可以被实现为组件。组件可以以软件、硬件或其组合来实现。

此外，附图内的组件或系统之间的连接不旨在限于直接连接。而是，这些组件之间的数据可以通过中间组件来修改、重新格式化或以其他方式改变。此外，可以使用附加的或更少的连接。还应注意，术语“耦合”、“连接”或“通信地耦合”应被理解为包括直接连接、通过一个或多个中间设备的间接连接以及无线连接。

说明书中对“一个实施例”、“优选实施例”、“实施例”或“多个实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以在多于一个实施例中。此外，上面指出的短语在说明书中各种位置中的出现不一定全部指代一个或多个相同的实施例。

在说明书中的各种位置中使用某些术语是用于说明，并且不应被解释为限制性的。服务、功能或资源不限于单个服务、功能或资源；这些术语的使用可以指代相关服务、功能或资源的分组，所述服务、功能或资源可以是分布式的或集合的（aggregated）。

术语“包括”、“包括了”、“包含”和“包含了”应被理解为开放式术语，并且以下的任何列表都是示例，并不意在限于所列出的条目。本文中所使用的任何标题仅用于组织目的且不应被用于限制说明书或权利要求书的范围。本专利文档中提到的每个参考文献都通过引用被整体地并入本文中。

此外，本领域技术人员应认识到：（1）可以可选地执行某些步骤；（2）步骤可以不限于本文中阐述的具体次序；（3）某些步骤可以以不同的次序来执行；以及（4）某些步骤可以被同时进行。

A.光检测和测距系统

诸如LIDAR系统的光检测和测距系统可以是用于测量系统周围环境的形状和轮廓的工具。LIDAR系统可以被应用于许多应用，包括自主导航和地面的航空制图（aerial mappingof a surface）两者。LIDAR系统发出光脉冲，该光脉冲随后被系统在其中操作的环境内的物体反射离开。可以测量每个脉冲从被发出到被接收传播（travel）的时间（即，飞行时间“TOF”），以确定物体与LIDAR系统之间的距离。该科学（science）基于光和光学的物理学。

在LIDAR系统中，可以从快速发射的激光器发出光。激光传播通过介质并且反射离开比如建筑物、树枝和车辆的环境中的事物的点（points of things）。反射的光能返回到LIDAR接收器（检测器），其在那里被记录并用于对环境制图。

图1描绘了根据本文档的实施例的光检测和测距组件102以及数据分析和解释109的操作100。光检测和测距组件102可以包括发射发出的光信号110的发射器104、包括检测器的接收器106以及系统控制和数据获取108。发出的光信号110传播通过介质并反射离开物体112。返回光信号114传播通过介质并被接收器106接收。系统控制和数据获取108可以控制发射器104的光发出，并且数据获取可以记录由接收器106检测到的返回光信号114。数据分析和解释109可以经由连接116从系统控制和数据获取108接收输出，并且执行数据分析功能。连接116可以用无线或非接触通信方法来实现。发射器104和接收器106可以包括光学透镜（未示出）。发射器104可以发出具有以特定顺序的多个脉冲的激光束。在一些实施例中，光检测和测距组件102以及数据分析和解释109包括LIDAR系统。

图2图示了根据本文档的实施例的光检测和测距系统202的操作200，所述光检测和测距系统202包括多返回光信号：（1）返回信号203和（2）返回信号205。光检测和测距系统202可以是LIDAR系统。由于激光的光束发散，单个激光发射经常击中多个物体，从而产生多个返回。光检测和测距系统202可以分析多个返回并且可以报告最强返回、最后返回或者两个返回。根据图2，光检测和测距系统202在近壁204和远壁208的方向上发出激光。如图示的那样，光束的大部分在区域206处击中近壁204，从而产生返回信号203，并且光束的另一部分在区域210处击中远壁208，从而产生返回信号205。与返回信号205相比，返回信号203可以具有更短的TOF和更强的接收信号强度。仅当两个物体之间的距离大于最小距离时，光检测和测距系统202才可以记录两个返回。在单返回和多返回LIDAR系统两者中，重要的是将返回信号与发射光信号准确地相关联，使得核算（calculate）准确的TOF。

LIDAR系统的一些实施例可以以2-D（即，单平面）点云（point cloud）方式捕获距离数据。这些LIDAR系统可能经常被用于工业应用中，并且可能经常被重新用于勘测（surveying）、制图、自主导航和其他用途。这些设备的一些实施例依赖于与一些类型的移动反射镜组合的单个激光发出器/检测器对的使用来实现跨至少一个平面扫描。该反射镜不仅反射来自二极管的发出的光，而且还可以将返回光反射到检测器。在该应用中使用旋转反射镜可能是在简化系统设计和可制造性两者的同时实现90-180-360度的方位角视图的方式。

图3描绘了根据本文档的实施例的具有旋转反射镜的LIDAR系统300。LIDAR系统300采用与旋转反射镜组合的单个激光发出器/检测器来有效地跨平面扫描。由这样的系统执行的距离测量实际上是二维的（即，平面的），并且所捕获的距离点被渲染为2-D（即，单平面）点云。在一些实施例中（但不限制），旋转反射镜以非常快的速度旋转，例如每分钟数千转。旋转反射镜也可以被称为自旋（spinning）反射镜。

LIDAR系统300包括激光电子设备302，其包括单个光发出器和光检测器。发出的激光信号301可以被引导到固定反射镜304，该固定反射镜304将发出的激光信号301反射到旋转反射镜306。当旋转反射镜306“旋转”时，发出的激光信号301可以在其传播路径中反射离开物体308。反射信号303可以经由旋转反射镜306和固定反射镜304被耦合到激光电子设备302中的检测器。

如先前所指出的那样，飞行时间或TOF是LIDAR系统用来为环境制图并提供用于检测目标物体的可行且验证的技术的方法。同时，随着激光发射，LIDAR系统内的固件可能正在分析和测量接收到的数据。LIDAR系统内的光学接收透镜像望远镜一样起作用，收集从环境返回的光子的碎片（fragment）。系统中采用的激光器越多，可以收集的关于环境的信息就越多。与具有多个激光器的系统相比，单个激光器LIDAR系统可能处于劣势处，因为可以收回（retrieve）更少的光子，因此可以获取更少的信息。LIDAR系统的一些实施例（但不限制）已经用8、16、32、64和128个激光器实现。此外，一些LIDAR实施例（但不限制）可以具有高达120度的垂直视场（FOV），其中激光束间距紧至0.1度，并且可以具有每秒5-20转的旋转速度。

旋转反射镜功能还可以用诸如MEMS的固态技术来实现。

B.电容器耦合

在诸如LIDAR系统的一些电子系统中，可能存在对通过无线或非接触方法在电子系统内传输数据的需要。替代的无线或非接触方法可以包括无线技术、汞电接触、光学链路、电感性耦合和电容性耦合。在回顾这些替代方案的特性时，电容性耦合可能具有优势。例如，如与电容性耦合相比，无线技术可能需要30倍到40倍的更多功率并且是更昂贵的；电感性耦合可能仅提供传输的频率的1/10；汞电接触可能不适用于汽车应用，并且光通信限于数据传输的一条链路。除光通信外，替代方案可能具有比电容器耦合更慢的数据传递。

在一些实施例中，参考图1的LIDAR系统，光检测和测距组件102可以位于转子上，并且数据分析和解释109可以位于被插入转子的中心中的轴上。在操作中，转子围绕轴旋转，在转子和轴之间具有气隙电容器（air gap capacitor）。该结构需要无线或非接触连接。气隙电容器促进光检测和测距组件102与数据分析和解释109之间的电容性链路，即连接116。在一些其他实施例中，数据分析功能的部分可以位于转子上。

电感性耦合可以是用于在光检测和测距组件102与数据分析和解释109之间提供数据传递和功率传递的功能解决方案。两个导体在被配置为使得通过一根导线的电流中的变化通过电磁感应跨另一根导线的端部感应电压时，它们被称为电感性耦合或磁耦合。两个导体之间的电感性耦合的量通过它们的互感来测量。跨电感器的电压与施加电压的变化率成比例，但是滞后的而不是超前的。电感性耦合可能产生不想要的寄生振荡，这可能限制传输的频率。如先前所指出的那样，如与电容器耦合相比，电感性耦合可能提供较低的数据传递速度。

电容是系统中电荷中的变化与其电势中的相应变化的比率。即，电场使导体中的电荷朝向导体之间的间隙移动。简单的电容器包括由绝缘间隙分离的两个极板。绝缘间隙可以是气隙。当电压被施加到电容器端子时，电子从一个极板移动到另一个极板，使得一个极板带正电荷，并且一个极板带负电荷。进入到电容器中的电流与电压的变化率成比例，并在施加AC时使电压同相（in phase）。

电容性耦合是使用电容器将交流电信号或能量从电路的一个部分传递到另一部分。耦合为ac信号提供了介质，同时阻止了dc能量。电容性耦合也可以被称为AC耦合，并且可以在数字电路中使用，以传输具有零DC分量的数字信号，称为DC平衡信号。DC平衡波形可能在通信系统中是有用的，因为它们可以代替AC耦合的电连接使用，以避免电压不平衡问题和连接的系统或组件之间的电荷积累。大多数调制解调器线路码被设计以产生DC平衡波形，包括单极性、极性、双极性和曼彻斯特编码/解码。

图4A描绘了根据本文档的实施例的同心圆柱电容400。同心圆柱电容400可以包括两个同心圆柱，其中，a＝内圆柱的半径，b＝外圆柱的半径，并且L＝两个圆柱的长度。电容气隙等于b-a。两个同心圆柱的电容如下：

其中

是空气中的介电常数，并且

是相对介电常数。

如果外圆柱围绕固定的内圆柱旋转，则同心圆柱电容400保持其值，或反之亦然。

图4B描绘了根据本文档的实施例的在接收器424和发射器422之间的电容性链路420。如图示的那样，发射器422可以是位于同心圆柱（例如，同心圆柱400）的外圆柱上的PCB（印刷电路板）的组件。接收器424可以是位于同心圆柱（例如，同心圆柱400）的内圆柱上的PCB的组件。发射器422和接收器424可以经由气隙电容器426来电容器耦合，从而在接收器424和发射器422之间形成电容性链路。外圆柱PCB可以围绕固定的内圆柱PCB旋转，或反之亦然。

图4B图示了由气隙电容器426支持的电容性链路。该电容性链路支持单条通信链路。如果期望附加的通信链路，则可能需要附加的气隙电容器。例如，气隙电容器426中的两个可以提供两条通信链路并支持双向或差分信令。因此，气隙电容器426中的四个可以提供四条通信链路并且可以支持双向差分信令。

C.电容性链路

系统中组件之间的非接触耦合的一些实施例可以基于电感性耦合。旋转梁和固定圆柱形梁可以具有两个电感性耦合连接，一个用于传递数据，并且一个用于为其他设备供电。如与单个电感性链路相比，差分模式中的两个电感性耦合连接可以提供改善的信号完整性。改善的信号完整性意味着信号以改善的（即减少的）失真和信号损耗在两点之间传递。

本文档描述了利用电容性耦合来替换电感性耦合以使能更快的数据传递的方法和装置。一个电感器可以用两个电容器替换，以支持差分信令。有效数据速率可能是1Gbps。随着设计的发展，未来的数据速率可能是10 Gbps。该方法和装置基于使用旋转电极板和固定电极板之间的气隙来在系统的一个PCB和另一PCB之间形成电容性链路。在非接触链路的一些实施例中，可以利用电容性链路来传递数据，并且可以利用电感性链路来传递功率。用于数据传递的专用路径（电容性链路）可以避免与能量传递相关联的噪声，以提供干扰消除。

图5A描绘了根据本文档的实施例的转子501和轴511的转子-轴结构500。转子501可以具有圆柱形形状，并且在转子501的中心中包括圆柱形孔。轴511可以被定位在圆柱形孔内。如图示的那样，转子501围绕轴511旋转。这些组件可以被包括在LIDAR系统中。转子501可以包括转子组件502，并且轴511可以包括轴组件516。转子组件502中包括的是顶部PCB，并且轴组件516中包括的是底部PCB。在一些实施例中，转子组件502可以包括光检测和测距组件102，并且轴组件516可以包括图1的数据分析和解释109。

环506和环508经由连接504耦合到转子组件502。环506和环508是位于转子501的内部或表面内的环形带，并且为气隙电容器的一侧提供电极板功能。环510和环512经由连接514耦合到轴组件516。环510和环512是位于轴511的外表面上的环形带，并且为气隙电容器的另一侧提供电极板功能。可以基于环506和环510之间的空间来形成电容器C1。可以基于环508和环512之间的空间来形成另一个电容器C2。前述电容器的电容可以部分地通过气隙518和电容性环506、508、510和512的宽度来定义。环506和环508是转子环，并且环510和环512是轴环。

环506和环510是电容器C1的电极板组件，并且环508和环512是电容器C2的电极板组件。环506和环508之间的垂直间隙520可以影响电容器C1和电容器C2之间的电容性链路的性能，因为垂直间隙520的值可以确定两个电容器之间的干扰的水平。本领域技术人员将认识到，转子501和轴511可以各自包括可以支持N条电容性链路的N个环。

图5B描绘了根据本文档的实施例的提供单向差分信令的电容性链路540。电容连链路540可以被实现为图5A的转子-轴结构500的部分。多返回光信号可以在转子组件502中被接收，并且随后被解码和处理，从而产生信号542。为了以最小的噪声实现数据到轴组件516的质量传递，可以利用差分信令。相应，信号542可以被耦合到反相器544和放大器546。反相器544的输出被耦合到环552，环552相当于图5A的环506。放大器546被耦合到环554，环554相当于图5A的环508。环552和环554可以各自与对应的环556和环558的气隙对准以分别形成电容器C1和C2。所得到的差分信号被耦合到差分放大器548以产生信号550。因此，为了提供差分信令，可能需要两条电容性链路。由电容器C1提供一条电容性链路，并且由电容器C2提供另一电容性链路。为了提供双向差分信令，可能需要四条电容性链路。标记为“导线电容器（wire cap）”的电容器也可以被称为“板布线电容器”。

电容器的典型值可以如下：Cl=C2=10.9 pF；C3=2.25 pF；并且C4=2.25 pF。如先前指出的那样，基于图5A的气隙518来定义电容器C1和C2。基于垂直间隙520来定义电容器C3。在一些实施例中，气隙518可以等于5密耳，并且垂直间隙520可以等于1.53 mm的垂直间隙和6.35 mm的高度。基于这些值，典型的C1和C2电容器可能为10 pF至15 PF。较大的气隙电容器C1和C2可以进一步改善电容性链路的性能，包括更高的传输数据速率。未来设计可以实现50 pF至200 pF。在一些实施例中，对于LIDAR系统的操作，可能需要电容器C1和C2的值的小于20％的变化或容差。电容器C3和C4是寄生电容器，并且C3电容器中的每个和C4电容器中的每个可以具有不同的值。最小化C3和C4的值以便最大化性能，这是期望的。

图5A的转子-轴结构500可以被配置成在转子501上具有多于两个环，并且在轴511上具有多于两个对应的环。如先前所讨论的，双向信令或差分信令可以借助转子501上的两个环和轴511上的两个对应的环来传输。对于双向差分信令，在转子501上需要四个环，并且在轴511上需要四个对应的环。该配置支持四条分离的通信链路。实际上，由转子-轴结构500的架构提供的通信链路的数量是可扩展的。为了经由电容器耦合来添加附加的通信链路，可以在转子501和轴511上添加（即，堆叠）附加对的环。附加环的机械规格可以部分地基于气隙518和垂直间隙520。总之，转子-轴结构500基于电容器耦合实现了无接触圆柱形接口。

图6描绘了根据本发明的实施例的用于形成电容性链路的流程图600。该方法包括下列步骤：

围绕第二子系统旋转第一子系统。（步骤602）

基于位于第一子系统上的电极的集合与位于第二子系统上的另一对应的电极的集合之间的气隙，在第一子系统和第二子系统之间形成电容性链路的集合。（步骤604）

经由电容性链路的集合，将数据的第一集合从第一子系统传输到第二子系统，并将数据的第二集合从第二子系统传输到第一子系统。（步骤606）

当每个电极的集合中的电极的数量等于四时，电容性链路的集合包括四条通信链路。双向差分信令可以被用于在具有四条通信链路的第一子系统和第二子系统之间的数据的传输。该方法可以包括：用曼彻斯特编码和解码双向差分信号；用检错码处理双向差分信号；以及由第二子系统经由电感性耦合为第一子系统供电。纠错码可以是循环冗余校验（CRC）。曼彻斯特编码/解码可以改善信令转换时间和操作的频率。在一些实施例中，当电极的集合中的每个中的电极的数量等于N时，电容性链路的集合包括N条通信链路。

如所讨论的，根据当前文档的实施例的系统可以包括：圆柱形转子，其包括在圆柱形转子的中心中的圆柱形孔；一个或多个转子环，其被附接到圆柱形转子的圆柱形孔的内部；位于圆柱形转子上并耦合到圆柱形转子的第一收发器；被定位在圆柱形转子的中心中的圆柱形孔内的轴。圆柱形转子可以围绕轴旋转。该系统还可以包括：位于轴上并耦合到轴的第二收发器；由每对环之间的气隙形成的一个或多个气隙电容器；基于一个或多个气隙电容器，在第一收发器和第二收发器之间耦合的一条或多条电容性链路。

一条或多条电容性链路可以在第一收发器和第二收发器之间形成一个或多个对应的分离连接。圆柱形转子和轴可以包括对应的N对环。由第一收发器和第二收发器利用四条电容性链路来发射和接收双向差分信号。电容性链路可以利用低压差分信令（LVDS）协议，或者电容性链路利用串行器/解串器（SERDES）接口。可以用曼彻斯特码来编码和解码双向差分信号。可以用诸如循环冗余校验（CRC）之类的检错码来处理双向差分信号。第一收发器和第二收发器可以包括LIDAR系统。

D.实现电容性链路

将讨论用于用定制协议来实现电容性链路的两种方法。相对于图7讨论第一方法。相对于图8讨论基于串行器/解串器（SERDES）接口的第二方法。图7描绘了根据本文档的实施例的用于用定制协议来实现电容性链路的系统700。系统700的特性包括：低延迟、低成本和较低的最大速度（〜250Mbps）。系统700包括板1 702、气隙电容器704和板2 706。750 Mhz时钟、250 Mbps数据来自被耦合到时钟缓冲芯片，如图7中图示的那样。时钟缓冲芯片的两个输出各自被耦合到气隙电容器704中的两个电容器之一，并且继而气隙电容器704被耦合到板2 706。在板2 706中，在谐振器、整流器以及端接和电平转换（termination & levelshift）中处理数据。随后的输出是250 Mbps差分数据。

图8描绘了根据当前公开的实施例的用于用定制协议来实现电容性链路的另一系统800。该系统使用两个不同FPGA（现场可编程门阵列）或定制SOC（片上系统）之间的串行器/解串器（SERDES）接口来形成链路，而无需任何附接组件。该系统的特性包括高延迟、带有SERDES支持的FPGA或SOC；更高速度的潜力（可能〜2Gbps）；以及易于实现。

图8包括顶部PCB 802、气隙电容器804和底部PCB 806。在操作中，通过FPGA和经由气隙电容器804耦合的电容器对6.25 Gbps数据进行编码。进而，具有编码数据的信号被底部PCB 806中的FPGA接收。

系统800的特性包括：将来自顶部和底部FPGA的内部SERDES用于AC耦合接口；当AC电容器充当高通滤波器时，较高速SERDES可能是优选的；如果信号依赖于低速模式，则用于SERDES锁定的启动序列可能是忧虑（concern）；以及对在启动期间对最低频率内容的检查的需要。假设可以禁用8b/10b编码。否则，也可以使用8b/10b编码或其他编码方案来保持足够的高频内容，但是可能存在对检查最小频率内容并接受较低的带宽的需要。

E.系统实施例

在实施例中中，本专利文档的各方面可以涉及信息处置系统/计算系统或在信息处置系统/计算系统上实现。出于本公开的目的，计算系统可以包括出于商业、科学、控制或其他目的可操作以计算、核算、确定、分类、处理、发射、接收、收回、发起、路由、切换、存储、显示、通信、表现（manifest）、检测、记录、再现（reproduce）、处置或利用任何形式的信息、情报或数据的任何工具（instrumentality）或工具的集合。例如，计算系统可以是光学测量系统，诸如LIDAR系统，其使用飞行时间来为其环境内的物体制图。计算系统可以包括随机存取存储器（RAM）、一个或多个处理资源（诸如中央处理单元（CPU）或硬件或软件控制逻辑）、ROM和/或其他类型的存储器。计算系统的附加组件可以包括用于与外部设备以及各种输入和输出（I/O）设备（诸如键盘、鼠标、触摸屏和/或视频显示器）进行通信的一个或多个网络或无线端口。计算系统还可以包括一条或多条总线，其可操作以在各种硬件组件之间传输通信。

图9描绘了根据本文档的实施例的计算设备/信息处置系统（或计算系统）的简化框图。将理解的是，针对系统900示出的功能可以操作以支持信息处置系统的各种实施例——尽管应当理解，信息处置系统可以被不同地配置并且包括不同的组件。

如图9中图示的那样，系统900包括提供计算资源并控制计算机的一个或多个中央处理单元（CPU）901。CPU 901可以用微处理器或者诸如此类来实现，并且还可以包括一个或多个图形处理单元（GPU）917和/或用于数学计算的浮点协处理器。系统900还可以包括系统存储器902，其可以是以随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）或两者的形式的。

还可以提供多个控制器和外围设备，如图9中所示。输入控制器903表示到诸如键盘、鼠标或触控笔（stylus）的（一个或多个）各种输入设备904的接口。还可以存在无线控制器905，其与无线设备906通信。系统900还可以包括用于与一个或多个存储设备908对接的存储控制器907，存储设备908中的每个包括存储介质，诸如闪存，或者可以被用于记录用于操作系统、实用程序（utilities）和应用的指令的程序的光学介质，其可以包括实现本发明的各种方面的程序的实施例。（一个或多个）存储设备908也可以被用于存储根据本发明的处理的数据或要被处理的数据。系统900还可以包括用于向显示设备911提供接口的显示控制器909。计算系统900还可以包括用于与汽车系统913通信的汽车信号控制器912。通信控制器914可以与一个或多个通信设备915对接，这使得系统900能够通过包括汽车网络、因特网、云资源（例如，以太网云、以太网上的光纤通道（FCoE）/数据中心桥接（DCB）云等）、局域网（LAN）、广域网（WAN）、存储区域网（SAN）的多种网络中的任何网络或通过任何合适的电磁载波信号（包括红外信号）连接到远程设备。

在图示的系统中，所有主要系统组件可以连接到总线916，该总线916可以表示多于一个物理总线。然而，各种系统组件可能在物理上彼此接近，或者可能不在物理上彼此接近。例如，输入数据和/或输出数据可以从一个物理位置远程传输到另一物理位置。另外，可以通过网络从远程位置（例如，服务器）访问实现本发明的各种方面的程序。这样的数据和/或程序可以通过多种机器可读介质中的任何介质来传送，所述机器可读介质包括但不限于：磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学介质，诸如CD-ROM和全息设备；磁光介质；以及专门配置用于存储或用于存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备（PLD）、闪存设备以及ROM和RAM设备。

本发明的实施例可以以用于一个或多个处理器或处理单元以使得步骤被执行的指令被编码在一个或多个非暂时性计算机可读介质上。应当注意，一个或多个非暂时性计算机可读介质应当包括易失性和非易失性存储器。应当注意，替代实现是可能的，包括硬件实现或软件/硬件实现。可以使用（一个或多个）ASIC、可编程阵列、数字信号处理电路或者诸如此类来实现硬件实现的功能。因此，任何权利要求中的“装置”术语旨在涵盖软件和硬件实现两者。类似地，如本文中所使用的术语“一种或多种计算机可读介质”包括其上实现有指令的程序的软件和/或硬件，或其组合。考虑到这些实现替代方案，要理解，附图和随附的描述提供了本领域技术人员写程序代码（即软件）和/或制造电路（即硬件）以执行所需的处理将需要的功能信息。

应当注意，本发明的实施例可以进一步涉及具有非暂时性有形计算机可读介质的计算机产品，该计算机可读介质上具有用于执行各种计算机实现的操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是出于本发明的目的而专门设计和构造的那些，或者它们可以是对相关领域中的技术人员而言已知或可获得的种类的。有形的计算机可读介质的示例包括但不限于：磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学介质，诸如CD-ROM和全息设备；磁光介质；以及专门配置用于存储或用于存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备（PLD）、闪存设备以及ROM和RAM设备。计算机代码的示例包括机器代码，诸如由编译器产生的机器代码，以及包含由计算机使用解释器执行的更高级别代码的文件。本发明的实施例可以全部或部分地被实现为机器可执行指令，该机器可执行指令可以在由处理设备执行的程序模块中。程序模块的示例包括库、程序、例程、对象、组件和数据结构。在分布式计算环境中，程序模块可以物理地位于本地、远程或两者的装置（setting）中。

本领域技术人员将认识到，没有计算系统或编程语言对本发明的实施是关键的。本领域技术人员还将认识到，上面描述的多个元素可以在物理上和/或功能上分离为子模块或组合在一起。

对于本领域技术人员而言将理解的是，前述示例和实施例是示例性的并且不限于本公开的范围。旨在在阅读说明书和研究附图时对本领域技术人员是显而易见的对其的所有置换、增强、等同、组合和改进都被包括在本公开的真实精神和范围内。还应当注意，任何权利要求的元素可以被不同地布置，包括具有多个依赖性、配置和组合。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

圆柱形转子，其包括在圆柱形转子的中心中的圆柱形孔；

发射器，其位于圆柱形转子上并耦合到圆柱形转子；

轴，其定位在圆柱形孔内；

位于轴上并耦合到轴的接收器；以及

电容性链路，其经由定位在圆柱形转子和轴之间的气隙电容器将发射器耦合到接收器。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

第一环，其附接到圆柱形转子的圆柱形孔的内表面；

第二环，其附接到轴的外表面；以及

其中，第一环与第二环之间的气隙形成气隙电容器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，经由电容性链路在发射器和接收器之间传输数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，圆柱形转子围绕轴旋转。

5.一种系统，包括：

圆柱形转子，其包括在圆柱形转子的中心中的圆柱形孔；

一个或多个转子环，其被附接到圆柱形转子的圆柱形孔的内表面；

第一收发器，其位于圆柱形转子上并耦合到圆柱形转子；

轴，其定位在圆柱形转子的中心中的圆柱形孔内，其中，圆柱形转子围绕轴旋转；

一个或多个轴环，其被附接在轴的外表面上，其中，一个或多个转子环中的每个与对应的一个或多个轴环配对；

第二收发器，其位于轴上并耦合到轴；

由每对环之间的气隙形成的一个或多个气隙电容器；以及

一条或多条电容性链路，其基于一个或多个气隙电容器在第一收发器和第二收发器之间耦合。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，一条或多条电容性链路在第一收发器与第二收发器之间形成一个或多个对应的分离连接。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，圆柱形转子和轴包括支撑N条电容性链路的对应的N对环。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，由第一收发器和第二收发器利用四条电容性链路来发射和接收双向差分信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，电容性链路利用低压差分信令（LVDS）协议。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，电容性链路利用串行器/解串器（SERDES）接口。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，用曼彻斯特码来编码和解码双向差分信号。

12.根据权利要求8所述的系统，其中，用检错码来处理双向差分信号。

13.根据权利要求5所述的系统，其中，轴经由电感性耦合向圆柱形转子提供电力。

14.一种方法，包括：

围绕轴旋转圆柱形转子，其中，圆柱形转子包括第一子系统，并且轴包括第二子系统；

基于位于圆柱形转子上的电极的集合与位于第二子系统上的另一对应的电极的集合之间的气隙，在第一子系统和第二子系统之间形成电容性链路的集合；以及

经由电容性链路的集合，将数据的第一集合从第一子系统传输到第二子系统，并将数据的第二集合从第二子系统传输到第一子系统。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，当电极的集合中的每个中的电极的数量等于N时，电容性链路的集合包括N条通信链路。

16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

通过四条电容性链路用双向差分信令进行传输。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

用曼彻斯特码来编码和解码双向差分信号。

18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

由第二子系统经由电感性耦合为第一子系统供电。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，第一子系统和第二子系统包括LIDAR系统。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，气隙电容器的容差小于20％。

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