KR20200120694A

KR20200120694A - 비접촉 원통형 인터페이스를 통해 데이터를 전송하기 위한 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20200120694A
Application number: KR1020207026186A
Authority: KR
Inventors: 프라빈 쿠마르 벤카테산; 아브힐라쉬 고얄; 윌리엄 이더릿지; 라제쉬 라마링감 바라하라잔
Original assignee: 벨로다인 라이더, 인크.
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-10-21
Also published as: EP3735732A4; MX2020008573A; EP3735732A1; RU2020130046A3; CN111801872A; JP2021514157A; US20200144859A1; US20190252916A1; EP3735732B1; US11774559B2; US20220146642A1; IL276634A; IL276634B2; IL276634B1; US11231487B2; US10530185B2; RU2020130046A; WO2019160697A1

Abstract

회전 실린더 커패시터에 기초하여 용량성 링크를 생성하는 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 설명된다. 원통형 회전자는 샤프트 주위에서 회전하고 원통형 회전자와 샤프트 사이에 에어 갭을 유지하고 하나 이상의 에어 갭 커패시터를 생성한다. 광 검출 및 레인징 컴포넌트들을 포함하는 제1 서브시스템이 회전자에 결합된다. 데이터 분석 기능들을 포함하는 제2 서브시스템이 샤프트에 결합된다. 제1 서브시스템 및 제2 서브시스템은 에어 갭 커패시터들에 의해 생성된 용량성 링크들을 통해 결합된다. 용량성 링크들 상에서 이용되는 통신 시그널링은 양방향 및 차동 시그널링일 수 있다. 제1 서브시스템 및 제2 서브시스템은 LIDAR 광 검출 및 레인징 시스템을 포함할 수 있다. 제2 서브시스템은 유도성 결합을 통해 제1 서브시스템에 전력을 공급할 수 있다.

Description

비접촉 원통형 인터페이스를 통해 데이터를 전송하기 위한 시스템들 및 방법들

관련 특허 출원들에 대한 상호 참조

본 특허 출원은 2018년 2월 15일자로 출원된, 발명의 명칭이 "비접촉 원통형 인터페이스를 통해 데이터를 전송하기 위한 시스템들 및 방법들(SYSTEMS AND METHODS FOR TRANSMITTING DATA VIA A CONTACTLESS CYLINDRICAL INTERFACE)"인, 발명자들로 프라빈 쿠마르 벤카테산, 아브힐라쉬 고얄, 윌리엄 B 이더릿지, 라제쉬 라마링감 바라하라잔을 열거하는, 공동으로 소유된 미국 특허 출원 제15/897,814호(사건번호 20151-2162)를 우선권으로 주장하고, 이 특허 문서는 본 명세서에 그 전체가 모든 목적들로 참조로 포함된다.

A. 기술 분야

본 개시내용은 일반적으로 용량성 결합을 통해 데이터를 전송하기 위한 시스템들 및 방법들, 특히 광 검출 및 레인징 시스템(LIDAR) 내의 회전 커패시터 데이터 링크의 이용에 관한 것이다.

B. 배경 기술

일부 전자 시스템들에서, 무선 또는 비-접촉(비접촉) 방법에 의해 전자 시스템 내에서 데이터를 전송할 필요가 있을 수 있다. 가능한 무선 또는 비-접촉 방법들은 무선 기술, 광학 링크, 수은 전기 접촉, 유도성 결합 및 용량성 결합을 포함할 수 있다. 용어 "용량성"은 전기 용량, 또는 전기 충전을 수집 및 유지할 수 있는 특성에 관한 것이다. 선택된 방법은 동작 주파수, 대역폭, 전송 속도 및 전력 소비를 포함하지만 이에 제한되지 않는 전자 시스템의 성능 및 효율에 영향을 미칠 수 있다. LIDAR 시스템과 같은 일부 실시예들에서, 데이터는 정지 컴포넌트와 비정지 회전 컴포넌트 사이에서 전송될 수 있다.

따라서, 전자 시스템의 하나의 컴포넌트와 전자 시스템의 나머지 사이의 데이터 전송을 위한 효율적인 무선 또는 비-접촉 방법을 제공하는 시스템들 및 방법들이 필요하다. 전자 시스템의 하나의 컴포넌트는 전자 시스템의 나머지에 대해 정지될 수 있다. 또는 전자 시스템의 하나의 컴포넌트는 전자 시스템의 나머지에 대해 회전할 수 있다.

참조들은 본 발명의 실시예들에 대해 이루어질 것이고, 그 예들은 첨부 도면들에 예시될 수 있다. 이들 도면들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 본 발명은 일반적으로 이러한 실시예들의 맥락에서 설명되지만, 본 발명의 범위를 이러한 특정한 실시예들로 제한하려는 의도는 아니라는 점이 이해되어야 한다. 도면들에서의 항목들은 축척에 맞지 않는다.
도면("도") 1은 본 문서의 실시예들에 따른 광 검출 및 레인징 시스템의 동작을 도시한다.
도 2는 본 문서의 실시예들에 따른 광 검출 및 레인징 시스템 및 다중 복귀 광 신호들의 동작을 예시한다.
도 3은 본 문서의 실시예들에 따른 회전 거울을 갖는 LIDAR 시스템을 도시한다.
도 4a는 본 문서의 실시예들에 따른 동심 실린더 커패시턴스를 도시한다.
도 4b는 본 문서의 실시예들에 따른 수신기와 송수신기 사이의 용량성 링크를 도시한다.
도 5a는 본 문서의 실시예들에 따른 회전자 및 샤프트의 회전자-샤프트 구조체를 도시한다.
도 5b는 본 문서의 실시예들에 따른 단일 방향 차동 시그널링을 제공하는 2개의 용량성 링크들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 용량성 링크들을 생성하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 문서의 실시예들에 따른 커스텀 프로토콜들로 용량성 링크를 구현하기 위한 시스템을 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른 커스텀 프로토콜들로 용량성 링크를 구현하기 위한 또 다른 시스템을 도시한다.
도 9는 본 문서의 실시예들에 따라, 컴퓨팅 디바이스/정보 처리 시스템의 간략화된 블록도를 도시한다.

다음의 설명에서, 설명의 목적들로, 본 발명의 이해를 제공하기 위해 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 상세들 없이 실시될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 또한, 본 기술분야의 통상의 기술자는 아래에 설명되는 본 발명의 실시예들이 프로세스, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체 상의 방법과 같은, 다양한 방식들로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

도면들에 도시된 컴포넌트들 또는 모듈들은 본 발명의 예시적인 실시예들을 예시하고 본 발명을 모호하게 하는 것을 회피하는 것으로 의도된다. 본 논의 전체에 걸쳐 컴포넌트들은 서브 유닛들을 포함할 수 있는 별도의 기능 유닛들로서 설명될 수 있지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 다양한 컴포넌트들 또는 그것의 부분들이 별개의 컴포넌트들로 분할될 수 있거나 단일 시스템 또는 컴포넌트 내에 통합되는 것을 포함하여 함께 통합될 수 있다는 것을 인식할 것이라는 점도 이해될 것이다. 본 명세서에서 논의된 기능들 또는 동작들은 컴포넌트들로서 구현될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 컴포넌트들은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 그것의 조합으로 구현될 수 있다.

더욱이, 도면들 내의 컴포넌트들 또는 시스템들 사이의 접속들은 직접 접속들로 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 이들 컴포넌트들 사이의 데이터는 수정되거나, 재포맷되거나, 그렇지 않으면 중간 컴포넌트들에 의해 변경될 수 있다. 또한, 추가적인 또는 더 적은 접속들이 사용될 수 있다. 또한, 용어들 "결합된", "접속된", 또는 "통신가능하게 결합된"은 직접 접속들, 하나 이상의 중간 디바이스를 통한 간접 접속들, 및 무선 접속들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다는 점에 유의해야 한다.

본 명세서에서 "일 실시예", "바람직한 실시예", "실시예", 또는 "실시예들"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조체, 특성, 또는 기능이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되고 하나보다 많은 실시예에 있을 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서의 다양한 곳들에서 위에 언급된 문구들의 출현들은 반드시 모두 동일한 실시예 또는 실시예들을 언급하는 것은 아니다.

명세서에서의 다양한 곳들에서의 특정 용어들의 사용은 예시를 위한 것이고 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 서비스, 기능, 또는 리소스는 단일 서비스, 기능, 또는 리소스로 제한되지 않고; 이러한 용어들의 사용은 분산되거나 집합될 수 있는 관련 서비스들, 기능들, 또는 리소스들의 그룹화를 언급할 수 있다.

용어들 "포함하다(include)", "포함하는(including)", "포함하다(comprise)", 및 "포함하는(comprising)"은 개방적 용어들인 것으로 이해되어야 하고 다음의 임의의 리스트들은 예시들이며 열거된 항목들로 제한되는 것을 의미하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 임의의 제목들은 단지 조직적 목적들을 위한 것이며 설명 또는 청구항들의 범위를 제한하기 위해 사용되지 않을 것이다. 본 특허 문서에서 언급된 각각의 참조는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

더욱이, 본 기술분야의 통상의 기술자는, (1) 특정 단계들이 임의적으로(optionally) 수행될 수 있고; (2) 단계들이 본 명세서에 제시된 특정 순서로 제한되지 않을 수 있고; (3) 특정 단계들이 상이한 순서들로 수행될 수 있고; (4) 특정 단계들이 동시에 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

A. 광 검출 및 레인징 시스템

LIDAR 시스템과 같은 광 검출 및 레인징 시스템은 시스템을 둘러싸는 환경의 형상 및 윤곽을 측정하는 도구일 수 있다. LIDAR 시스템들은 자율 주행 및 표면의 항공 매핑 둘 다를 포함하는 다수의 애플리케이션들에 적용될 수 있다. LIDAR 시스템들은 시스템이 동작하는 환경 내에서 물체로부터 후속하여 반사되는 광 펄스를 방출한다. 물체와 LIDAR 시스템 사이의 거리를 결정하기 위해, 각각의 펄스가 방출되는 것으로부터 수신되는 것으로 이동하는 시간(즉, 비행 시간 "TOF")이 측정될 수 있다. 과학은 광의 물리학 및 광학에 기초한다.

LIDAR 시스템에서, 광은 급속 점화 레이저(rapidly firing laser)로부터 방출될 수 있다. 레이저 광은 매체를 통해 이동하고 건물들, 나무 가지들 및 차량들과 같은 환경에서 사물들의 포인트들로부터 반사한다. 반사된 광 에너지는 LIDAR 수신기(검출기)로 되돌아가며 여기서 이것은 환경을 매핑하기 위해 기록되고 사용된다.

도 1은 본 문서의 실시예들에 따른 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102) 및 데이터 분석 및 해석(109)의 동작(100)을 도시한다. 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102)은 방출된 광 신호(110)를 전송하는 전송기(104), 검출기를 포함하는 수신기(106), 및 시스템 제어 및 데이터 취득(108)을 포함할 수 있다. 방출된 광 신호(110)는 매질을 통해 전파되고 물체(112)로부터 반사된다. 복귀 광 신호(114)는 매질을 통해 전파되고 수신기(106)에 의해 수신된다. 시스템 제어 및 데이터 취득(108)은 전송기(104)에 의한 광 방출을 제어할 수 있고, 데이터 취득은 수신기(106)에 의해 검출된 복귀 광 신호(114)를 기록할 수 있다. 데이터 분석 및 해석(109)은 시스템 제어 및 데이터 취득(108)으로부터 접속(116)을 통해 출력을 수신하고 데이터 분석 기능들을 수행할 수 있다. 접속(116)은 무선 또는 비접촉 통신 방법으로 구현될 수 있다. 전송기(104) 및 수신기(106)는 광학 렌즈(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 전송기(104)는 복수의 펄스들을 갖는 레이저 빔을 특정한 시퀀스로 방출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102) 및 데이터 분석 및 해석(109)은 LIDAR 시스템을 포함한다.

도 2는 본 문서의 실시예들에 따른 다중 복귀 광 신호들: (1) 복귀 신호(203) 및 (2) 복귀 신호(205)를 포함하는 광 검출 및 레인징 시스템(202)의 동작(200)을 예시한다. 광 검출 및 레인징 시스템(202)은 LIDAR 시스템일 수 있다. 레이저의 빔 발산으로 인해, 단일 레이저 점화는 다수의 복귀들을 생성하는 다수의 물체들과 종종 부딪친다. 광 검출 및 레인징 시스템(202)은 다수의 복귀들을 분석할 수 있고 가장 강한 복귀, 마지막 복귀 중 어느 하나, 또는 복귀들 둘 다를 보고할 수 있다. 도 2에 의해, 광 검출 및 레인징 시스템(202)은 근거리 벽(204) 및 원거리 벽(208)의 방향으로 레이저를 방출한다. 예시된 바와 같이, 빔의 대부분은 영역(206)에서 근거리 벽(204)에 부딪쳐서 복귀 신호(203)를 초래하며, 빔의 또 다른 부분은 영역(210)에서 원거리 벽(208)에 부딪쳐서 복귀 신호(205)를 초래한다. 복귀 신호(203)는 복귀 신호(205)와 비교하여 더 짧은 TOF 및 더 강한 수신 신호 강도를 가질 수 있다. 광 검출 및 레인징 시스템(202)은 두 물체들 사이의 거리가 최소 거리보다 큰 경우에만 복귀들 둘 다를 기록할 수 있다. 단일 및 다중 복귀 LIDAR 시스템들 둘 다에서, 정확한 TOF가 계산되도록 복귀 신호는 전송된 광 신호와 정확하게 연관되는 것이 중요하다.

LIDAR 시스템의 일부 실시예들은 2-D(즉, 단일 평면) 포인트 클라우드 방식으로 거리 데이터를 캡처할 수 있다. 이러한 LIDAR 시스템들은 산업 응용들에서 종종 사용될 수 있고 종종 조사, 매핑, 자율 주행, 및 다른 사용들을 위해 용도 변경될 수 있다. 이러한 디바이스들의 일부 실시예들은 적어도 하나의 평면을 가로질러 스캐닝을 시행하기 위해 일부 타입의 이동 거울과 결합된 단일 레이저 방출기/검출기 쌍의 사용에 의존한다. 이 거울은 다이오드로부터 방출된 광을 반사할뿐만 아니라, 복귀 광을 검출기에 반사시킬 수도 있다. 본 출원에서 회전 거울의 사용은 시스템 설계 및 제조성 둘 다를 단순화하면서 90-180-360도의 방위각을 달성하는 수단일 수 있다.

도 3은 본 문서의 실시예들에 따른 회전 거울을 갖는 LIDAR 시스템(300)을 도시한다. LIDAR 시스템(300)은 평면을 가로질러 효과적으로 스캔하기 위해 회전 거울과 결합된 단일 레이저 방출기/검출기를 이용한다. 이러한 시스템에 의해 수행되는 거리 측정들은 사실상 2차원(즉, 평면)이고, 캡처된 거리 포인트들은 2-D(즉, 단일 평면) 포인트 클라우드로서 렌더링된다. 일부 실시예들에서, 제한들 없이, 회전 거울들은 매우 빠른 속도들로, 예를 들어 분당 수천 회전수들로 회전된다. 회전 거울은 또한 스피닝 거울로서 언급될 수 있다.

LIDAR 시스템(300)은 단일 광 방출기 및 광 검출기를 포함하는 레이저 전자 장치(302)를 포함한다. 방출된 레이저 신호(301)는 방출된 레이저 신호(301)를 회전 거울(306)로 반사하는 고정 거울(304)로 지향될 수 있다. 회전 거울(306)이 "회전"하면, 방출된 레이저 신호(301)는 그 전파 경로에 있는 물체(308)로부터 반사될 수 있다. 반사된 신호(303)는 회전 거울(306) 및 고정 거울(304)을 통해 레이저 전자장치(302) 내의 검출기에 결합될 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이, 비행 시간 또는 TOF는 LIDAR 시스템이 환경을 매핑하기 위해 사용하는 방법이며 대상 물체들을 검출하기 위해 사용되는 실행가능하고 입증된 기술을 제공한다. 동시에, 레이저들이 점화됨에 따라, LIDAR 시스템 내의 펌웨어는 수신된 데이터를 분석하고 측정할 수 있다. LIDAR 시스템 내의 광학 수신 렌즈는 망원경처럼 작용하여 환경으로부터 되돌아오는 광 광자들의 단편들을 수집한다. 시스템에서 이용되는 레이저들이 더 많을수록, 환경에 관한 정보가 더 많이 수집될 수 있다. 단일 레이저 LIDAR 시스템들은 더 적은 광자들이 회수될 수 있기 때문에 다수의 레이저들을 갖는 시스템들에 비해 불리할 수 있고, 따라서 더 적은 정보가 취득될 수 있다. LIDAR 시스템들의 일부 실시예들은, 제한 없이, 8, 16, 32, 64 및 128개의 레이저들로 구현되었다. 또한, 일부 LIDAR 실시예들은, 제한 없이, 0.1도로서 타이트한 레이저 빔 간격을 갖는 최대 120도의 수직 시야(FOV)를 가질 수 있고 초당 5-20 회전들의 회전 속도들을 가질 수 있다.

회전 거울 기능성은 또한 MEMS와 같은 고체 상태 기술로 구현될 수 있다.

B. 커패시터 결합

LIDAR 시스템과 같은 일부 전자 시스템들에서, 무선 또는 비-접촉 방법에 의해 전자 시스템 내에서 데이터를 전송할 필요가 있을 수 있다. 대안적인 무선 또는 비-접촉 방법들은 무선 기술, 수은 전기 접촉들, 광학 링크들, 유도성 결합 및 용량성 결합을 포함할 수 있다. 이러한 대안들의 특성들의 검토에서, 용량성 결합은 이점들을 가질 수 있다. 예를 들어, 용량성 결합에 비해, 무선 기술들은 30X 내지 40X 더 많은 전력을 필요로 할 수 있고 더 비싸고; 유도성 결합은 전송 주파수의 1/10만을 제공할 수 있고; 수은 전기 접촉들은 자동차 애플리케이션들에 적합하지 않을 수 있고 광학 통신은 하나의 데이터 전송 링크로 제한된다. 광학 통신을 제외하고, 대안들은 커패시터 결합보다 더 느린 데이터 전송을 가질 수 있다.

일부 실시예들에서, 도 1의 LIDAR 시스템을 참조하면, 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102)은 회전자 상에 위치될 수 있고 데이터 분석 및 해석(109)은 회전자의 중심에 삽입되는 샤프트 상에 위치될 수 있다. 동작 시에, 회전자는 회전자와 샤프트 사이의 에어 갭 커패시터와 함께 샤프트 주위에서 회전한다. 이 구조체는 무선 또는 비-접촉 접속을 필요로 한다. 에어 갭 커패시터는 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102)과 데이터 분석 및 해석(109) 사이에서 용량성 링크 즉, 접속(116)을 용이하게 한다. 일부 다른 실시예들에서, 데이터 분석 기능들의 부분들은 회전자 상에 위치될 수 있다.

유도성 결합은 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102)과 데이터 분석 및 해석(109) 사이의 데이터 전송 및 전력 전송을 제공하는 기능적 솔루션일 수 있다. 2개의 도전체들이 유도 결합되거나 자기적으로 결합되어, 하나의 와이어를 통한 전류의 변화가 전자기 유도를 통해 다른 와이어의 단부들에 걸쳐 전압을 유도하게 되는 것으로 언급된다. 2개의 도전체들 사이의 유도성 결합의 양은 그들의 상호 인덕턴스에 의해 측정된다. 인덕터 양단의 전압은 인가된 전압의 변화율에 비례하지만 리딩(leading)보다는 래깅(lagging)이다. 유도성 결합은 전송 주파수를 제한할 수 있는 원하지 않는 기생 발진들을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 유도성 결합은 커패시터 결합에 비해 더 낮은 데이터 전송 속도를 제공할 수 있다.

커패시턴스는 시스템 내의 전하의 변화 대 그것의 전위의 대응하는 변화의 비율이다. 즉, 전계는 도전체들 내의 전하들이 도전체들 사이의 갭을 향하여 이동하게 한다. 간단한 커패시터는 절연 갭에 의해 분리된 2개의 플레이트들을 포함한다. 절연 갭은 에어 갭일 수 있다. 커패시터 단자들에 전압이 인가될 때, 전자들은 하나의 플레이트로부터 다른 플레이트로 이동하여, 하나는 양으로 충전되고 하나는 음으로 충전되게 한다. 커패시터 내로의 전류는 전압의 변화율에 비례하고 AC가 인가될 때 동상의 전압을 유도한다.

용량성 결합은 커패시터를 사용한 회로의 하나의 세그먼트로부터 또 다른 세그먼트로의 교류 전기 신호들 또는 에너지의 전송이다. 결합은 dc 에너지를 차단하는 동안 ac 신호들을 위한 매체를 제공한다. 용량성 결합은 또한 AC 결합이라고 지칭될 수 있고 DC 밸런싱된 신호들로 알려진 제로 DC 컴포넌트를 갖는 디지털 신호들을 전송하기 위해 디지털 회로들에 사용될 수 있다. DC 밸런싱된 파형들은 접속된 시스템들 또는 컴포넌트들 사이의 전압 불균형 문제들 및 전하 축적을 회피하기 위해 AC 결합된 전기 접속들 대신에 사용될 수 있기 때문에 통신 시스템들에서 유용할 수 있다. 대부분의 모뎀 라인 코드들은 단극성, 극성, 바이폴라, 및 맨체스터(Manchester) 인코딩/디코딩을 포함하는 DC 밸런싱된 파형들을 생성하도록 설계된다.

도 4a는 본 문서의 실시예들에 따른 동심 실린더 커패시턴스(400)를 도시한다. 동심 실린더 커패시턴스(400)는 2개의 동심 실린더들을 포함할 수 있고 여기서 a = 내부 실린더의 반경, b = 외부 실린더의 반경 및 L= 양 실린더들의 길이이다. 커패시턴스 에어 갭은 b-a와 동일하다. 2개의 동심 실린더들의 커패시턴스는 다음과 같다:

여기서 ε_o는 공기에 대한 유전율이고 ε_r은 상대 유전율이다.

동심 실린더 커패시턴스(400)는 외부 실린더가 정지 내부 실린더 주위에서 회전하는 경우, 또는 그 반대에 대해 그 값을 유지한다.

도 4b는 본 문서의 실시예들에 따른 수신기(424)와 전송기(422) 사이의 용량성 링크(420)를 도시한다. 예시된 바와 같이, 전송기(422)는 동심 실린더, 예를 들어 동심 실린더(400)의 외부 실린더 상에 위치된 PCB(인쇄 회로 보드)의 컴포넌트일 수 있다. 수신기(424)는 동심 실린더, 예를 들어 동심 실린더(400)의 내부 실린더 상에 위치된 PCB의 컴포넌트일 수 있다. 전송기(422) 및 수신기(424)는 에어 갭 커패시터(426)를 통해 결합된 커패시터일 수 있고, 따라서 수신기(424)와 전송기(422) 사이에 용량성 링크를 생성한다. 외부 실린더 PCB는 정지 내부 실린더 PCB를 중심으로 회전할 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다.

도 4b는 에어 갭 커패시터(426)에 의해 지원되는 용량성 링크를 예시한다. 이 용량성 링크는 단일 통신 링크를 지원한다. 추가적인 통신 링크들이 요구되는 경우, 추가적인 에어 갭 커패시터들이 요구될 수 있다. 예를 들어, 에어 갭 커패시터(426) 중 2개는 2개의 통신 링크들을 제공하고 양방향 또는 차동 시그널링을 지원할 수 있다. 따라서, 4개의 에어 갭 커패시터(426)가 4개의 통신 링크들을 제공할 수 있고 양방향 차동 시그널링을 지원할 수 있게 된다.

C. 용량성 링크

시스템 내의 컴포넌트들 사이의 비-접촉 결합의 일부 실시예들은 유도성 결합에 기초할 수 있다. 회전 빔 및 고정 원통형 빔은 2개의 유도 결합 접속들을 가질 수 있는데, 하나는 데이터의 전송을 위한 것이고 하나는 다른 디바이스에 전력을 공급하기 위한 것이다. 차동 모드에서의 2개의 유도성 결합 접속들은 단일 유도성 링크와 비교하여 개선된 신호 무결성을 제공할 수 있다. 개선된 신호 무결성은 신호가 개선된(즉, 감소된) 왜곡 및 신호 손실을 갖고서 두 포인트들 사이에서 전송되는 것을 의미한다.

본 문서들은 용량성 결합을 이용하여 유도성 결합을 대체하여 더 빠른 데이터 전송을 가능하게 하는 방법들 및 장치를 설명한다. 하나의 인덕터는 차동 시그널링을 지원하기 위해 2개의 커패시터들로 대체될 수 있다. 유효 데이터 속도는 1Gbps일 수 있다. 설계의 진화로, 장래의 데이터 속도는 10Gbps일 수 있다. 방법들 및 장치는 회전 전극 플레이트와 고정 전극 플레이트 사이에 에어 갭을 사용하여 시스템의 하나의 PCB와 또 다른 PCB 사이에 용량성 링크를 생성하는 것에 기초한다. 비-접촉 링크들의 일부 실시예들에서, 데이터는 용량성 링크를 이용하여 전송될 수 있고 전력은 유도성 링크를 이용하여 전송될 수 있다. 데이터 전송을 위한 전용 경로(용량성 링크)는 에너지 전송과 연관된 잡음을 피하여 간섭 소거를 제공할 수 있다.

도 5a는 본 문서의 실시예들에 따른 회전자(501) 및 샤프트(511)의 회전자-샤프트 구조체(500)를 도시한다. 회전자(501)는 원통형 형상을 가질 수 있고 회전자(501)의 중심에 원통형 구멍을 포함한다. 샤프트(511)는 원통형 구멍 내부에 위치될 수 있다. 예시된 바와 같이, 회전자(501)는 샤프트(511) 주위에서 회전한다. 이러한 컴포넌트들은 LIDAR 시스템에 포함될 수 있다. 회전자(501)는 회전자 컴포넌트들(502)을 포함할 수 있고 샤프트(511)는 샤프트 컴포넌트들(516)을 포함할 수 있다. 회전자 컴포넌트들(502)에는 상부 PCB가 포함되고 샤프트 컴포넌트들(516)에는 하부 PCB가 포함된다. 일부 실시예들에서, 회전자 컴포넌트들(502)은 광 검출 및 레인징 컴포넌트들(102)을 포함할 수 있고 샤프트 컴포넌트들(516)은 도 1의 데이터 분석 및 해석(109)을 포함할 수 있다.

접속부들(504)을 통해 회전자 컴포넌트들(502)에 결합되는 것은 링(506) 및 링(508)이다. 링(506) 및 링(508)은 회전자(501)의 내측 또는 내부 표면 상에 위치된 원형 밴드들이고 에어 갭 커패시터의 한 측면에 대한 전극 플레이트 기능성을 제공한다. 접속부들(514)을 통해 샤프트 컴포넌트들(516)에 결합되는 것은 링(510) 및 링(512)이다. 링(510) 및 링(512)은 샤프트(511)의 외부 표면 상에 위치된 원형 밴드들이고 에어 갭 커패시터의 다른 측면에 대한 전극 플레이트 기능성을 제공한다. 커패시터(C1)는 링(506)과 링(510) 사이의 공간에 기초하여 생성될 수 있다. 또 다른 커패시터(C2)는 링(508)과 링(512) 사이의 공간에 기초하여 생성될 수 있다. 전술한 커패시터들에 대한 커패시턴스는, 부분적으로 에어 갭(518) 및 용량성 링들(506, 508, 510 및 512)의 폭에 의해 정의될 수 있다. 링(506) 및 링(508)은 회전자 링들이고, 링(510) 및 링(512)은 샤프트 링들이다.

링(506) 및 링(510)은 커패시터(C1)의 전극 플레이트 컴포넌트들이고 링(508) 및 링(512)은 커패시터(C2)의 전극 플레이트 컴포넌트들이다. 링(506)과 링(508) 사이의 수직 갭(520)은 수직 갭(520)의 값이 2개의 커패시터들 사이의 간섭 레벨을 결정할 수 있기 때문에 커패시터(C1)과 커패시터(C2) 사이의 용량성 링크의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 회전자(501) 및 샤프트(511)가 N개의 용량성 링크들을 지원할 수 있는 N개의 링들을 각각 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.

도 5b는 본 문서의 실시예들에 따른 단일 방향 차동 시그널링을 제공하는 용량성 링크들(540)을 도시한다. 용량성 링크들(540)은 도 5a의 회전자-샤프트 구조체(500)의 일부로서 구현될 수 있다. 다중 복귀 광 신호는 회전자 컴포넌트들(502)에서 수신될 수 있고 후속하여 디코딩되고 처리되어 신호(542)를 초래할 수 있다. 최소한의 잡음으로 샤프트 컴포넌트들(516)로의 데이터의 품질 전송을 달성하기 위해, 차동 시그널링이 이용될 수 있다. 따라서, 신호(542)는 인버터(544) 및 증폭기(546)에 결합될 수 있다. 인버터(544)의 출력은 링(552)에 결합되고, 이는 도 5a의 링(506)과 등가이다. 증폭기(546)는 링(554)에 결합되고, 이는 도 5a의 링(508)과 등가이다. 링(552) 및 링(554)은 각각 커패시터들(C1 및 C2)을 생성하기 위해 대응하는 링(556) 및 링(558)에 대해 에어 갭과 각각 정렬될 수 있다. 결과적인 차동 신호들은 차동 증폭기(548)에 결합되어 신호(550)를 생성한다. 따라서, 차동 시그널링을 제공하기 위해, 2개의 용량성 링크들이 요구될 수 있다. 하나의 용량성 링크는 커패시터(C1)에 의해 제공되고, 또 다른 용량성 링크는 커패시터(C2)에 의해 제공된다. 양방향 차동 시그널링을 제공하기 위해, 4개의 용량성 링크들이 요구될 수 있다. "와이어 커패시터"로 라벨링된 커패시터들은 또한 "보드 라우팅 커패시터"라고 언급될 수 있다.

커패시터들에 대한 전형적인 값들은 다음과 같을 수 있다: Cl=C2=10.9pF; C3=2.25pF; 및 C4=2.25pF. 전술한 바와 같이, 커패시터들(C1 및 C2)은 도 5a의 에어 갭(518)에 기초하여 정의된다. 커패시터들(C3)은 수직 갭(520)에 기초하여 정의된다. 일부 실시예들에서, 에어 갭(518)은 5mil과 동일할 수 있고 수직 갭(520)은 1.53mm의 수직 갭과 6.35mm의 높이와 동일할 수 있다. 이들 값들에 기초하여, 전형적인 C1 및 C2 커패시터들은 10pF 내지 15pF일 수 있다. 더 큰 에어 갭 커패시터들(C1 및 C2)은 더 높은 전송 데이터 속도를 포함하는 용량성 링크의 성능을 더 개선할 수 있다. 장래의 설계들은 50pF 내지 200pF를 달성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 커패시터들(C1 및 C2)의 값들에 대해 20% 미만의 변동 또는 허용오차는 LIDAR 시스템의 동작을 위해 요구될 수 있다. 커패시터들(C3 및 C4)은 기생 커패시터들이고 C3 커패시터들 각각 및 C4 커패시터들 각각은 상이한 값들을 가질 수 있다. C3 및 C4의 값들은 최대 성능을 위해 최소화되는 것이 바람직하다.

도 5a의 회전자-샤프트 구조체(500)는 회전자(501) 상의 2개보다 많은 링들 및 샤프트(511) 상의 2개보다 많은 대응하는 링들로 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 양방향 시그널링 또는 차동 시그널링은 회전자(501) 상의 2개의 링들 및 샤프트(511) 상의 2개의 대응하는 링들로 전송될 수 있다. 양방향 차동 시그널링의 경우, 회전자(501) 상의 4개의 링들 및 샤프트(511) 상의 4개의 대응하는 링들이 요구된다. 이 구성은 4개의 별개의 통신 링크들을 지원한다. 사실상, 회전자-샤프트 구조체(500)의 아키텍처에 의해 제공되는 통신 링크들의 수는 확장가능하다. 커패시터 결합을 통한 추가적인 통신 링크들을 추가하기 위해, 회전자(501) 및 샤프트(511) 상에 추가의 링들 쌍이 추가(즉, 적층)될 수 있다. 추가적인 링들에 대한 기계적 규격은 에어 갭(518) 및 수직 갭(520)에 부분적으로 기초할 수 있다. 요약하면, 회전자-샤프트 구조체(500)는 커패시터 결합에 기초하여 비접촉 원통형 인터페이스를 구현한다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따라 용량성 링크들을 생성하는 흐름도(600)를 도시한다. 방법은 다음 단계들을 포함한다:

제1 서브시스템을 제2 서브시스템 주위에 회전시키는 단계. (단계 602)

제1 서브시스템 상에 위치된 전극들의 세트와 제2 서브시스템 상에 위치된 전극들의 또 다른 대응하는 세트 사이의 에어 갭에 기초하여 제1 서브시스템과 제2 서브시스템 사이에 용량성 링크들의 세트를 생성하는 단계. (단계 604)

용량성 링크들의 세트를 통해, 제1 서브시스템으로부터 제2 서브시스템으로 제1 데이터 세트를 전송하고, 제2 서브시스템으로부터 제1 서브시스템으로 제2 데이터 세트를 전송하는 단계. (단계 606)

전극들의 각각의 세트 내의 전극들의 수가 4개일 때, 용량성 링크들의 세트는 4개의 통신 링크들을 포함한다. 양방향 차동 시그널링은 4개의 통신 링크들을 갖는 제1 서브시스템과 제2 서브시스템 사이의 데이터의 전송에 이용될 수 있다. 이 방법은 다음을 포함할 수 있다: 맨체스터로 양방향 차동 신호들을 인코딩 및 디코딩하는 단계; 에러 검출 코드를 이용하여 양방향 차동 신호들을 처리하는 단계; 및 유도성 결합을 통해 제2 서브시스템에 의해 제1 서브시스템에 전력을 공급하는 단계. 에러 정정 코드는 순환 중복 검사(CRC)일 수 있다. 맨체스터 인코딩/디코딩은 시그널링 전이 시간 및 동작 주파수를 향상시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 전극들의 세트들 각각 내의 전극들의 수가 N과 동일할 때, 용량성 링크들의 세트는 N개의 통신 링크들을 포함한다.

논의된 바와 같이, 본 문서의 실시예들에 따른 시스템은 원통형 회전자의 중심에 원통형 구멍을 포함하는 원통형 회전자; 원통형 회전자의 원통형 구멍의 내부에 부착되는 하나 이상의 회전자 링; 원통형 회전자 상에 위치되고 원통형 회전자에 결합된 제1 송수신기; 원통형 회전자의 중심에서 원통형 구멍 내부에 위치되는 샤프트를 포함할 수 있다. 원통형 회전자는 샤프트 주위에서 회전할 수 있다. 시스템은 또한 샤프트 상에 위치되고 샤프트에 결합되는 제2 송수신기; 링들의 각각의 쌍 사이의 에어 갭에 의해 생성되는 하나 이상의 에어 갭 커패시터; 하나 이상의 에어 갭 커패시터에 기초하여 제1 송수신기와 제2 송수신기 사이에 결합되는 하나 이상의 용량성 링크를 포함할 수 있다.

하나 이상의 용량성 링크는 제1 송수신기와 제2 송수신기 사이에 하나 이상의 대응하는 별개의 접속을 생성할 수 있다. 원통형 회전자 및 샤프트는 링들의 N개의 대응하는 쌍들을 포함할 수 있다. 양방향 차동 신호는 4개의 용량성 링크들을 이용하여 제1 송수신기 및 제2 송수신기에 의해 전송 및 수신된다. 용량성 링크들은 저전압 차동 시그널링(LVDS) 프로토콜을 이용할 수 있거나, 용량성 링크들은 직렬 변환기/직병렬 변환기(Serializer/Deserializer, SERDES) 인터페이스들을 이용한다. 양방향 차동 신호는 맨체스터 코드로 인코딩 및 디코딩될 수 있다. 양방향 차동 신호는 순환 중복 검사(CRC)와 같은 에러 검출 코드로 처리될 수 있다. 제1 송수신기 및 제2 송수신기는 LIDAR 시스템을 포함할 수 있다.

D. 용량성 링크의 구현

커스텀 프로토콜들로 용량성 링크를 구현하는 2가지 접근법들이 논의될 것이다. 제1 접근법은 도 7에 대해 논의된다. 직렬 변환기/직병렬 변환기(SERDES) 인터페이스들에 기초한 제2 접근법은 도 8에 대해 논의된다. 도 7은 본 문서의 실시예들에 따라 커스텀 프로토콜들로 용량성 링크를 구현하기 위한 시스템(700)을 도시한다. 시스템(700)의 특성들은 다음을 포함한다: 낮은 레이턴시, 낮은 비용 및 낮은 최대 속도(~250Mbps). 시스템(700)은 보드 1(702), 에어 갭 커패시터(704) 및 보드 2(706)를 포함한다. 250Mbps 데이터로부터의 750Mhz 클럭은 도 7에 예시된 바와 같이 클럭 버퍼 칩에 결합된다. 클럭 버퍼 칩의 2개의 출력들은 각각 에어 갭 커패시터(704) 내의 2개의 커패시터들 중 하나에 결합되고, 차례로, 에어 갭 커패시터(704)는 보드 2(706)에 결합된다. 보드 2(706)에서, 데이터는 공진기, 정류기, 및 종료&레벨 시프트에서 처리된다. 후속 출력들은 250Mbps 차동 데이터이다.

도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른 커스텀 프로토콜들로 용량성 링크를 구현하기 위한 또 다른 시스템(800)을 도시한다. 시스템은 2개의 상이한 FPGA들(field programmable gate arrays) 또는 커스텀 SOC들(system on a chip) 사이의 직렬 변환기/직병렬 변환기(SERDES) 인터페이스들을 사용하여 임의의 추가 컴포넌트들 없이 링크를 생성한다. 이 시스템의 특성들은 높은 레이턴시, SERDES를 갖는 FPGA의 또는 SOC의 지원; 더 높은 속도들(~2Gbps 가능)의 잠재성; 및 구현의 용이성을 포함한다.

도 8은 상부 PCB(802), 에어 갭 커패시터(804) 및 하부 PCB(806)를 포함한다. 동작 시에, 6.25Gbps 데이터는 에어 갭 커패시터(804)를 통해 결합된 FPGA 및 커패시터를 통해 인코딩된다. 차례로, 인코딩된 데이터를 갖는 신호는 하부 PCB(806)에서 FPGA에 의해 수신된다.

시스템(800)의 특성들은 다음을 포함한다: AC 결합 인터페이스에 대한 상부 및 하부 FPGA로부터의 내부 SERDES의 사용; AC 커패시터가 고역 통과 필터 역할을 하므로 고속 SERDES가 선호될 수 있음; 잠금을 위한 SERDES에 대한 시작 시퀀스는 신호가 저속 패턴들에 의존하는 경우에 관심사일 수 있고; 시작 동안 최저 주파수 콘텐츠를 검사할 필요성이 있을 수 있다. 8b/10b 인코딩이 비활성화될 수 있다고 가정된다. 그렇지 않은 경우, 8b/10b 인코딩 또는 다른 코딩 방식들이 또한 충분한 고주파수 콘텐츠를 유지하는 데 사용될 수 있지만, 최소 주파수 콘텐츠를 체크하고 더 낮은 대역폭을 수락할 필요가 있을 수 있다.

E. 시스템 실시예들

실시예들에서, 본 특허 문서의 양태들은 정보 처리 시스템들/컴퓨팅 시스템들에 관한 것이거나 이들 상에서 구현될 수 있다. 본 개시내용의 목적들을 위해, 컴퓨팅 시스템은 비즈니스, 과학, 제어, 또는 다른 목적들을 위한 임의의 형태의 정보, 지능, 또는 데이터를 컴퓨팅, 계산, 결정, 분류, 처리, 전송, 수신, 검색, 발신, 라우트, 스위칭, 저장, 디스플레이, 통신, 매니페스트, 검출, 기록, 재생, 처리, 또는 이용하도록 동작 가능한 임의의 수단 또는 수단들의 집합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템은 그 환경 내의 물체들을 매핑하기 위해 비행 시간을 사용하는 LIDAR 시스템과 같은 광학 측정 시스템일 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 중앙 처리 장치(CPU) 또는 하드웨어 또는 소프트웨어 제어 로직과 같은 하나 이상의 처리 리소스, ROM 및/또는 다른 유형들의 메모리를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템의 추가 컴포넌트들은 외부 디바이스들과 통신하기 위한 하나 이상의 네트워크 또는 무선 포트뿐만 아니라 키보드, 마우스, 터치스크린 및/또는 비디오 디스플레이와 같은 다양한 입력 및 출력(I/O) 디바이스들을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 또한 다양한 하드웨어 컴포넌트들 사이에서 통신을 전송하도록 동작 가능한 하나 이상의 버스를 포함할 수 있다.

도 9는 본 문서의 실시예들에 따른 컴퓨팅 디바이스/정보 처리 시스템(또는 컴퓨팅 시스템)의 간략화된 블록도를 도시한다. 시스템(900)에 대해 도시된 기능성들은 정보 처리 시스템의 다양한 실시예들을 지원하도록 동작할 수 있다는 것이 이해될 것이지만, 정보 처리 시스템은 상이하게 구성될 수 있고 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 9에 예시된 바와 같이, 시스템(900)은 컴퓨팅 리소스들을 제공하고 컴퓨터를 제어하는 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU)(901)를 포함한다. CPU(901)는 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있고, 또한 수학적 계산들을 위해 하나 이상의 그래픽 처리 유닛(GPU)(917) 및/또는 부동 소수점 코프로세서를 포함할 수 있다. 시스템(900)은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 또는 둘 다의 형태일 수 있는 시스템 메모리(902)를 또한 포함할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 제어기들 및 주변 디바이스들이 또한 제공될 수 있다. 입력 제어기(903)는 키보드, 마우스 또는 스타일러스와 같은 다양한 입력 디바이스(들)(904)에 대한 인터페이스를 나타낸다. 무선 디바이스(906)와 통신하는 무선 제어기(905)가 또한 존재할 수 있다. 시스템(900)은 또한 하나 이상의 저장 디바이스(908)와 인터페이싱하기 위한 저장 제어기(907)를 포함할 수 있으며, 저장 디바이스들 각각은 플래시 메모리와 같은 저장 매체, 또는 본 발명의 다양한 양태들을 구현하는 프로그램들의 실시예들을 포함할 수 있는 운영 체제들, 유틸리티들 및 애플리케이션들에 대한 명령어들의 프로그램들을 기록하는 데 사용될 수 있는 광학 매체를 포함한다. 저장 디바이스(들)(908)는 또한 본 발명에 따라 처리된 데이터 또는 처리될 데이터를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 시스템(900)은 또한 디스플레이 디바이스(911)에 인터페이스를 제공하기 위한 디스플레이 제어기(909)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(900)은 또한 자동차 시스템(913)과 통신하기 위한 자동차 신호 제어기(912)를 포함할 수 있다. 통신 제어기(914)는 시스템(900)이 자동차 네트워크, 인터넷, 클라우드 리소스(예를 들어, 이더넷 클라우드, 파이버 채널 오버 이더넷(FCoE)/데이터 센터 브리징(DCB) 클라우드 등), 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 저장 영역 네트워크(SAN)를 포함하는 여러 네트워크들 중 임의의 것을 통해 또는 적외선 신호들을 포함하는 임의의 적절한 전자기 캐리어 신호들을 통해 원격 디바이스들에 접속할 수 있게 하는 하나 이상의 통신 디바이스(915)와 인터페이스할 수 있다.

예시된 시스템에서, 모든 주요 시스템 컴포넌트들은 하나보다 많은 물리적 버스를 나타낼 수 있는 버스(916)에 접속할 수 있다. 그러나, 다양한 시스템 컴포넌트들은 서로 물리적으로 근접할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어, 입력 데이터 및/또는 출력 데이터는 하나의 물리적 위치로부터 또 다른 물리적 위치로 원격으로 전송될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 양태들을 구현하는 프로그램들은 네트워크를 통해 원격 위치(예를 들어, 서버)로부터 액세스될 수 있다. 이러한 데이터 및/또는 프로그램들은 하드 디스크들, 플로피 디스크들, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체들; CD-ROM들 및 홀로그래픽 디바이스들과 같은 광학 매체들; 자기 광학 매체들; 및 주문형 집적 회로들(ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스들(PLD), 플래시 메모리 디바이스들, 및 ROM 및 RAM 디바이스들과 같은 프로그램 코드를 저장하거나 저장 및 실행하도록 특별히 구성되는 하드웨어 디바이스들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 머신 판독가능 매체 중 임의의 것을 통해 전달될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 하나 이상의 프로세서 또는 처리 유닛이 단계들이 수행되게 하기 위한 명령어들을 갖는 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 인코딩될 수 있다. 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함할 것이라는 점에 유의해야 한다. 하드웨어 구현 또는 소프트웨어/하드웨어 구현을 포함하는 대안적인 구현들이 가능하다는 점에 유의해야 한다. 하드웨어 구현 기능들은 ASIC(들), 프로그램 가능 어레이들, 디지털 신호 처리 회로 등을 사용하여 실현될 수 있다. 따라서, 임의의 청구항들에서의 "수단" 용어들은 소프트웨어 및 하드웨어 구현들 둘 다를 커버하도록 의도된다. 유사하게, 본 명세서에서 사용되는 "컴퓨터 판독 가능 매체 또는 매체들"이라는 용어는 그것에 대해 구현되는 명령어들의 프로그램을 갖는 소프트웨어 및/또는 하드웨어, 또는 그것의 조합을 포함한다. 이러한 구현 대안들을 염두에 두고, 도면들 및 첨부된 설명은 본 기술분야의 통상의 기술자가 요구되는 처리를 수행하기 위해 프로그램 코드(즉, 소프트웨어)를 기입하고/하거나 회로들(즉, 하드웨어)을 제조하는 데에 필요로 하는 기능적 정보를 제공한다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 구현 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 코드를 갖는 비일시적인 유형의(tangible) 컴퓨터 판독 가능 매체를 갖는 컴퓨터 제품들에 더 관련될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 매체들 및 컴퓨터 코드는 본 발명의 목적들을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들일 수 있거나, 이들은 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 공지되거나 이용 가능한 종류의 것일 수 있다. 유형의 컴퓨터 판독가능 매체들의 예들은, 하드 디스크들, 플로피 디스크들, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체들; CD-ROM들 및 홀로그래픽 디바이스들과 같은 광학 매체들; 자기 광학 매체들; 및 주문형 집적 회로들(ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스들(PLD), 플래시 메모리 디바이스들, 및 ROM 및 RAM 디바이스들과 같은 프로그램 코드를 저장하거나 저장 및 실행하도록 특별히 구성되는 하드웨어 디바이스들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 컴퓨터 코드의 예들은 컴파일러에 의해 생성된 것과 같은 머신 코드, 및 해석 프로그램을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행되는 상위 레벨 코드를 포함하는 파일들을 포함한다. 본 발명의 실시예들은 처리 디바이스에 의해 실행되는 프로그램 모듈들에 있을 수 있는 머신 실행가능 명령어들로서 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 프로그램 모듈들의 예들은 라이브러리들, 프로그램들, 루틴들, 물체들, 컴포넌트들, 및 데이터 구조들을 포함한다. 분산 컴퓨팅 환경들에서, 프로그램 모듈들은 물리적으로 로컬, 원격, 또는 둘 다인 설정들에 위치될 수 있다.

본 기술분야의 통상의 기술자는 컴퓨팅 시스템 또는 프로그래밍 언어가 본 발명의 실시에 중요하지 않다는 것을 인식할 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 또한 상술된 다수의 요소들이 서브 모듈들로 물리적으로 및/또는 기능적으로 분리되거나 함께 결합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

이전 예들 및 실시예들은 예시적이고 본 개시내용의 범위를 제한하지 않는다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 이해될 것이다. 명세서를 읽고 도면들을 검토하면 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 모든 치환들, 강화들, 등가물들, 조합들, 및 개선들이 본 개시내용의 진정한 사상 및 범위 내에 포함된다는 것이 의도된다. 임의의 청구항들의 요소들은 다수의 종속성들, 구성들, 및 조합들을 갖는 것을 포함하여 상이하게 배열될 수 있다는 점에 또한 유의해야 한다.

Claims

시스템으로서,
원통형 회전자의 중심에 원통형 구멍을 포함하는 원통형 회전자;
상기 원통형 회전자 상에 위치되고 상기 원통형 회전자에 결합되는 전송기;
상기 원통형 홀 내부에 위치되는 샤프트;
상기 샤프트 상에 위치되고 상기 샤프트에 결합되는 수신기; 및
상기 원통형 회전자와 상기 샤프트 사이에 위치되는 에어 갭 커패시터를 통해 상기 전송기를 상기 수신기에 결합하는 용량성 링크
를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 원통형 회전자의 상기 원통형 구멍의 내부 표면에 부착되는 제1 링; 및
상기 샤프트의 외부 표면에 부착되는 제2 링
을 더 포함하고,
상기 제1 링과 상기 제2 링 사이의 에어 갭은 상기 에어 갭 커패시터를 생성하는, 시스템.
제1항에 있어서, 데이터는 상기 용량성 링크를 통해 상기 전송기와 상기 수신기 사이에서 전송되는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 원통형 회전자는 상기 샤프트 주위에서 회전하는, 시스템.
시스템으로서,
원통형 회전자의 중심에 원통형 구멍을 포함하는 원통형 회전자;
상기 원통형 회전자의 상기 원통형 구멍의 내부 표면에 부착되는 하나 이상의 회전자 링;
상기 원통형 회전자 상에 위치되고 상기 원통형 회전자에 결합되는 제1 송수신기;
상기 원통형 회전자의 중심에서 상기 원통형 구멍 내부에 위치되는 샤프트 - 상기 원통형 회전자는 상기 샤프트 주위에서 회전함 -;
상기 샤프트의 외부 표면 상에 부착되는 하나 이상의 샤프트 링 - 상기 하나 이상의 회전자 링 각각은 대응하는 하나 이상의 샤프트 링과 쌍을 이룸 -;
상기 샤프트 상에 위치되고 상기 샤프트에 결합되는 제2 송수신기;
링들의 각각의 쌍 사이에 에어 갭에 의해 생성되는 하나 이상의 에어 갭 커패시터; 및
상기 하나 이상의 에어 갭 커패시터에 기초하여 상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기 사이에 결합되는 하나 이상의 용량성 링크
를 포함하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 용량성 링크는 상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기 사이에 하나 이상의 대응하는 별개의 접속을 생성하는, 시스템.
제5항에 있어서, 상기 원통형 회전자 및 상기 샤프트는 N개의 용량성 링크들을 지원하는 링들의 N개의 대응하는 쌍들을 포함하는, 시스템.
제5항에 있어서, 양방향 차동 신호가 4개의 용량성 링크들을 이용하여 상기 제1 송수신기 및 상기 제2 송수신기에 의해 전송 및 수신되는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 용량성 링크들은 저전압 차동 시그널링(LVDS) 프로토콜을 이용하는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 용량성 링크들은 직렬 변환기/직병렬 변환기(Serializer/Deserializer, SERDES) 인터페이스들을 이용하는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 양방향 차동 신호는 맨체스터(Manchester) 코드로 인코딩되고 디코딩되는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 양방향 차동 신호는 에러 검출 코드로 처리되는, 시스템.
제5항에 있어서, 상기 샤프트는 유도성 결합을 통해 상기 원통형 회전자에 전력을 제공하는, 시스템.
방법으로서,
샤프트 주위에 원통형 회전자를 회전시키는 단계 - 상기 원통형 회전자는 제1 서브시스템을 포함하고 상기 샤프트는 제2 서브시스템을 포함함 -;
상기 원통형 회전자 상에 위치되는 전극들의 세트와 상기 제2 서브시스템 상에 위치되는 또 다른 대응하는 전극들의 세트 사이의 에어 갭에 기초하여 상기 제1 서브시스템과 상기 제2 서브시스템 사이에 용량성 링크들의 세트를 생성하는 단계; 및
상기 용량성 링크들의 세트를 통해 상기 제1 서브시스템으로부터 상기 제2 서브시스템으로 제1 데이터 세트를 및 상기 제2 서브시스템으로부터 상기 제1 서브시스템으로 제2 데이터 세트를 전송하는 단계
를 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 전극들의 세트들 각각 내의 전극들의 수가 N과 동일할 때, 상기 용량성 링크들의 세트는 N개의 통신 링크들을 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
4개의 용량성 링크들에 걸쳐 양방향 차동 시그널링을 이용하여 전송하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
맨체스터 코드로 양방향 차동 신호들을 인코딩 및 디코딩하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제14항에 있어서,
유도성 결합을 통해 상기 제2 서브시스템에 의해 상기 제1 서브시스템에 전력을 공급하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 서브시스템 및 상기 제2 서브시스템은 LIDAR 시스템을 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 에어 갭 커패시터의 허용오차는 20% 미만인, 방법.