CN108476041B - 用于具有多个无线链路的旋转接头的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种装置，其包括具有第一侧的第一平台和具有第二侧的第二平台，所述第二侧设置在距所述第一侧的预定距离内。所述装置还包括致动器，所述致动器配置为导致所述第一平台和所述第二平台之间的相对旋转，使得所述第一平台的第一侧保持在距所述第二平台的第二侧的预定距离内。所述装置还包括安装到所述第一平台的探针，以及安装到所述第二平台的多个探针。所述装置还包括联接到所述多个探针的信号调节器。所述信号调节器可以基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择所述多个探针中的一个探针。所述信号调节器然后可以使用所选择的探针与所述第一平台上的探针进行无线通信。

Description

用于具有多个无线链路的旋转接头的装置和方法
相关公开的交叉引用
本申请要求于2016年1月26日提交的美国专利申请No.15/006,844的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
除非本文另有说明，否则本节中描述的内容不是本申请权利要求的现有技术，并且不因包含在本节中而被认为是现有技术。
旋转接头装置通常用于在机电***中的一个结构和另一个结构之间传输电力和/或电信号，该机电***通过在两个结构(例如，定子和转子)之间导致相对旋转而操作。采用旋转接头装置的示例***包括遥感***(例如，RADAR、LIDAR等)和机器人***(例如，用于引导麦克风、扬声器、其他机器人部件等)，以及其他可能性。
滑环接头是示例的旋转接头装置，其通常包括设置在一个结构中的导电刷，该导电刷在转子旋转时与设置在另一个结构中的导电环保持接触。由于当转子旋转时刷和环之间的摩擦的破坏作用，滑环接头可能与高的维护和/或生产成本相关联。
光旋转接头是示例旋转接头装置，其通常包括设置在一个结构中的光源，该光源朝向设置在另一结构中的光电探测器发射调制光所述调制光指示发送的数据。由于光电探测器可以唯一检测到的可能的光调制的程度，光旋转接头可以与数据传输速率限制相关联。
射频(RF)旋转接头是示例旋转接头装置，其通常包括设置在一个结构中的天线，该天线向设置在另一个结构中的另一个天线发射RF电磁波。由于转子旋转时两个天线之间的相对运动，RF旋转接头可以与数据传输速率限制相关联。举例来说，两个天线之间的相对运动可以引起相应的天线的极化的变化、相应的天线的波束形成模式之间的不匹配、或者相应的天线之间的距离变化、以及其他可能性。结果，两个结构之间的相对旋转可能影响两个天线之间的无线通信的质量。因此，由于两个结构之间的相对旋转，可能减少用于两个天线之间的可靠的无线数据传输的可用RF带宽。
发明内容
在一个示例中，提供一种装置，其包括具有第一侧的第一平台。所述装置还包括具有第二侧的第二平台，所述第二侧设置在距所述第一平台的第一侧的预定距离内。所述装置还包括致动器，其配置为相对于所述第二平台旋转所述第一平台。响应于所述致动器旋转所述第一平台，所述第一平台的第一侧可以保持在距所述第二平台的第二侧的预定距离内。所述装置还包括探针，其安装到所述第一平台且配置为发射无线信号，以用于向所述第二平台的第二侧的传播。所述装置还包括多个探针，其以基本上圆形的布置安装到所述第二平台。所述装置还包括电联接到所述多个探针的信号调节器。所述信号调节器可以配置为基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择所述多个探针中的一个探针。所述信号调节器配制为使用所选择的探针来接收由所述第一平台的探针发射的无线信号。
在另一示例中，提供一种方法，其涉及使用安装到具有第一侧的第一平台的探针向第二平台的第二侧发送无线信号，所述第二侧设置在距所述第一平台的第一侧的预定距离内。多个探针可以安装到所述第二平台。所述方法还涉及相对于所述第二平台旋转所述第一平台。响应于所述旋转，所述第一平台的第一侧可以保持在距所述第二平台的第二侧的预定距离内。所述方法还涉及基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择所述第二平台上的多个探针中的一个探针。所述方法还涉及使用所选择的探针接收由所述第一平台上的探针发送的无线信号。
在又一个示例中，提供一种装置，其包括具有第一侧的第一平台。所述装置还包括具有第二侧的第二平台，所述第二侧设置在距所述第一平台的第一侧的预定距离内。所述装置还包括致动器，其配置为导致所述第一平台和所述第二平台之间的相对旋转。响应于所述致动器导致所述相对旋转，所述第一平台的第一侧可以保持在距所述第二平台的第二侧的预定距离内。所述装置还包括安装到所述第一平台的探针。所述装置还包括多个探针，其以基本上圆形的布置安装到所述第二平台。所述装置还包括电联接到所述多个探针的信号调节器。所述信号调节器配置为基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择所述多个探针中的一个探针。所述信号调节器配置为使用所选择的探针与所述第一平台上的探针进行无线通信。
在又一示例中，提供一种***，其包括一器件，该器件用于经由安装到具有第一侧的第一平台的探针向第二平台的第二侧发送无线信号，所述第二侧设置在距所述第一平台的第一侧的预定距离内。多个探针可以安装到所述第二平台。所述***还包括用于相对于所述第二平台旋转所述第一平台的器件。响应于所述旋转，所述第一平台的第一侧可以保持在距所述第二平台的第二侧的预定距离内。所述***还包括一器件，该器件基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择所述第二平台上的多个探针中的一个探针。所述***还包括一器件，该器件用于使用所选择的探针接收由所述第一平台上的探针发送的无线信号。
通过阅读以下详细描述，并参考适当的附图，这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1A示出了根据示例实施例的载具。
图1B是根据示例实施例的设置在图1A所示的载具的顶侧的传感器单元的透视图。
图1C是根据示例实施例的设置在图1A所示的载具的前侧的传感器单元的透视图。
图1D根据示例实施例以侧视图示出了扫描周围环境的图1所示的载具。
图1E根据示例实施例以俯视图示出了扫描周围环境的图1所示的载具。
图2是根据示例实施例的载具的简化框图。
图3示出了根据示例实施例的LIDAR装置。
图4是根据示例实施例的包括旋转接头的装置的简化框图。
图5A示出了根据示例实施例的装置的侧视图。
图5B示出了根据示例实施例的图5A的装置的另一侧视图。
图5C示出了根据示例实施例的图5A的装置的截面图。
图5D示出了根据示例实施例的图5A的装置的另一截面图。
图6是根据示例实施例的方法的流程图。
图7绘示了根据示例实施例配置的计算机可读介质。
具体实施方式
以下详细描述参考附图描述了所公开的***、装置和方法的各种特征和功能。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号标识类似的部件。本文描述的说明性***、装置和方法实施例不意味着是限制性的。本领域技术人员可以容易地理解，所公开的***、装置和方法的某些方面可以以各种不同的配置来布置和组合，所有这些都在本文中设想。
I.概述
在示例实施例中，提供了一种旋转接头，其包括两个平台，该两个平台布置为使得，响应于该两个平台的相对旋转，第一平台的第一侧保持在距第二平台的第二侧的预定距离内。在一个示例中，该两个平台可以是圆形的盘，其围绕相应的盘的公共轴线同心地布置，为了响应于两个平台中的任何一个围绕公共轴线的旋转，保持由预定距离分开的两个相应侧面之间的重叠。其他配置也是可能的。
在该实施例中，第一平台可以安装探针，该探针配置为向第二平台发送无线信号，和/或接收朝向第一平台传播的无线信号(例如，通过两个平台之间的间隙)。在一个实例中，探针可以安装在第一平台的第一侧，该第一侧与第二平台的第二侧相邻。在另一个实例中，探针可以安装在平台的另一侧(例如，与第一侧相反，等等)。此外，第二平台可以以基本上圆形的布置安装多个探针。因此，例如当第一平台相对于第二平台旋转时(或反之亦然)，由于圆形布置，第二平台上的多个探针中的一个可以与第一平台上的探针对齐。例如，可以选择圆形布置，使得当第二平台探针与第一平台探针对齐时，第一平台上的探针至少部分地与第二平台上的探针中的一个重叠。
此外，在该实施例中，旋转接头可以包括信号调节器，例如模拟或数字电路或微处理器等的任何组合，其电联接到第二平台上的探针。信号调节器可以配置为基于第一平台相对于第二平台的取向选择第二平台上的探针中的一个。例如，信号调节器可以选择第二平台上的具有最强信号强度的探针，或者距第一平台上的探针最短距离内的第二平台探针。因此，在一些示例中，信号调节器可以基于第二平台上的探针的信号强度来确定取向的指示。此外，在其他示例中，信号调节器可以使用取向传感器，例如编码器、光电探测器等，来确定取向或取向的指示(例如，取向的范围等)。
信号调节器然后可以使用第二平台上的所选择的探针与第二平台上的第一探针进行无线通信。因此，例如，当两个平台相对于彼此旋转时，旋转接头可以在第二平台上的探针之间切换并且使用具有最佳条件(例如，极化对准、距离、信号强度等)的探针用于与第一平台上的探针进行通信。
例如，通过这个过程，旋转接头可以改善两个平台之间的可靠性和通信带宽。此外，由于多个探针用于短距离无线通信，在一些实施例中，上述各种探测器也可以使用高射频，例如极高频带(EHF)或更高的射频(即大于3千兆赫(GHz))中的那些，因为根据本公开通过在多个链路之间切换而实现的短距离无线链路可适合于使用这些较高频率的连续(或间歇)高速通信。然而，例如，由于移动天线之间的旋转运动以及与这些较高频率相关联的高路径损耗，传统的RF旋转接头可能不太适合于使用这些较高频率。因此，本文的装置和方法还可以提供优于传统RF旋转接头的数据吞吐量改进。
II.说明性机电***和装置
现在将更详细地描述可以实现示例实施例的***和装置。通常，本文公开的实施例可以与包括可移动部件的任何机电***一起使用。该***可以在可移动部件与***的其他部分之间提供电力和/或信号的传输。本文描述的说明性实施例包括具有可移动部件的载具，所述可移动部件例如是传感器和车轮，其与载具的其他部件通信和/或彼此通信。然而，示例机电***也可以以其他装置的形式实现或采取其他装置的形式，例如感测平台(例如，旋转RADAR平台、旋转LIDAR平台、定向感测平台等)、机器人装置、载具、工业***(例如，装配线等)、医疗装置(例如，医学成像装置等)、或移动通信***，以及其他可能性。
术语“载具”在本文中被广泛地解释为涵盖任何移动物体，包括例如航空载具、船只、航天器、汽车、卡车、货车、半挂车、摩托车、高尔夫球车、越野车、仓库运输载具、或农用载具、以及在轨道上行进的载体，诸如过山车、手推车、电车或火车车厢，以及其他示例。
图1A示出了根据示例实施例的载具100。特别地，图1A示出了载具100的右侧视图、前视图、后视图和俯视图。尽管载具100在图1A中被示出为汽车，但如上所述，其他实施例也是可能的。此外，尽管示例载具100被示出为可以配置为以自主模式操作的载具，但是本文描述的实施例也适用于未配置为自主操作的载具。因此，示例载具100并不意味着限制。如图所示，载具100包括五个传感器单元102、104、106、108和110，以及四个车轮，例如车轮112。
在一些实施例中，传感器单元102-110中的每一个可包括一个或多个光检测和测距装置(LIDAR)，其具有特定的配置属性以允许扫描载具100周围的环境。附加地或替代地，在一些实施例中，传感器单元102-110可以包括传感器的任何组合，例如全球定位***传感器、惯性测量单元、无线电检测和测距(RADAR)单元、相机、激光测距仪、LIDAR、和/或声传感器，以及其他可能性。
如图所示，传感器单元102安装在载具100的顶侧，该顶侧与载具100的安装有车轮112的底侧相反。此外，传感器单元104-110各自安装到载具100的除顶侧之外的给定侧。例如，传感器单元104位于载具100的前侧，传感器106位于载具100的后侧，传感器单元108位于载具100的右侧，并且传感器单元110位于载具100的左侧。
虽然传感器单元102-110被示出为安装在载具100上的特定位置，但是在一些实施例中，传感器单元102-110可以安装在载具100上的其他地方，在载具100的内部或外部。例如，尽管图1A示出了安装到载具100的后视镜的传感器单元108，但是传感器单元108可替代地位于沿着载具100的右侧的另一位置。此外，虽然示出了五个传感器单元，但是在一些实施例中，载具100中可以包括更多或更少的传感器单元。然而，为了举例，传感器单元102-110如图1A所示地定位。
在一些实施例中，传感器单元102-110中的一个或多个可包括一个或多个可移动的安装件，传感器可在可移动地安装在其上。可移动安装件可包括例如旋转平台。安装在旋转平台上的传感器可以旋转，使得传感器可以从载具100周围的各个方向获得信息。例如，传感器单元102的LIDAR可以具有可以通过将旋转平台致动到不同方向等来调节的观察方向。替代地或附加地，可移动安装件可包括倾斜平台。安装在倾斜平台上的传感器可以在给定的角度和/或方位角的范围内倾斜，使得传感器可以从各种角度获得信息。可移动安装件也可以采用其他形式。
此外，在一些实施例中，传感器单元102-110中的一个或多个可包括一个或多个致动器，其配置为通过移动传感器和/或可移动安装件来调节传感器单元中的传感器的位置和/或取向。示例致动器包括电动机、气动致动器、液压活塞、继电器、螺线管和压电致动器。其他致动器也是可能的。
如图所示，载具100包括一个或多个车轮，例如车轮112，其配置为旋转以使载具沿着行驶表面行进。在一些实施例中，车轮112可以包括联接到车轮112的轮缘的至少一个轮胎。为此，车轮112可以包括金属和橡胶的任何组合，或其他材料的组合。作为所示出的那些部件的附加或替代，载具100可以包括一个或多个其他部件。
图1B是位于图1A中所示的载具100的顶侧的传感器单元102的透视图。如图所示，传感器单元102包括第一LIDAR 120、第二LIDAR 122、划分结构124和滤光器126。如上所述，传感器单元102可以附加地或替代地包括除图1B中所示的传感器之外的其他传感器。然而，为了举例，传感器单元102包括图1B中所示的部件。
在一些示例中，例如，第一LIDAR 120可以配置为通过围绕轴线(例如，垂直轴线等)旋转同时发射一个或多个光脉冲并检测载具的环境中的对象的反射光脉冲来扫描载具100周围的环境。在一些实施例中，第一LIDAR 120可以配置为围绕轴线重复旋转以能够以足够高的刷新率扫描环境，从而快速检测环境中的对象的运动。例如，第一LIDAR 120可具有10Hz的刷新率(例如，每秒第一LIDAR 120的十次完整旋转)，从而每秒十次扫描载具周围的360度视场(FOV)。例如，通过该过程，可以基于来自第一LIDAR 120的数据确定周围环境的3D地图。在一个实施例中，第一LIDAR 120可包括发射波长为905nm的64个激光束的多个光源。在该实施例中，基于来自第一LIDAR 120的数据确定的3D地图可以具有0.2°(水平)×0.3°(垂直)的角分辨率，并且第一LIDAR 120可以具有360°(水平)×20°(垂直)的环境的视场。在该实施例中，3D地图可以具有足够的分辨率来检测或识别例如距载具100的100米的中等范围内的对象。然而，其他配置(例如，光源的数量、角分辨率、波长、范围等)也是可能的。
在一些实施例中，第二LIDAR 122可以配置为扫描载具100周围的环境的较窄FOV。例如，第二LIDAR 122可以被配置为围绕类似轴线旋转(水平地)小于一整转。此外，在一些示例中，第二LIDAR 122可以具有比第一LIDAR 120更低的刷新率。通过该过程，载具100可以使用来自第二LIDAR 122的数据确定环境的较窄FOV的3D地图。在这种情况下，3D地图可以比基于来自第一LIDAR120的数据确定的对应的3D地图具有更高的角分辨率，且从而允许对比第一LIDAR120的中等范围的距离更远的对象的检测/识别，以及对中等范围的距离内的较小对象的识别。在一个实施例中，第二LIDAR 122可以具有8°(水平)x 15°(垂直)的FOV，4Hz的刷新率，且可以发射波长为1550nm的窄波束。在该实施例中，基于来自第二LIDAR122的数据确定的3D地图可以具有0.1°(水平)x 0.03°(垂直)的角分辨率，从而允许对距载具100的300米长范围内的对象的检测/识别。然而，其他配置(例如，光源的数量、角分辨率、波长、范围等)也是可能的。
在一些示例中，载具100可以配置为调节第二LIDAR 122的观察方向。例如，虽然第二LIDAR 122具有窄的水平FOV(例如，8度)，但是第二LIDAR 122可以安装到步进电机(未示出)，该步进电机允许将第二LIDAR 122的观察方向调整为除图1B所示之外的其他方向。因此，在一些示例中，第二LIDAR 122可以是可转向的，以从载具100沿着任何观察方向扫描窄FOV。
在本文的示例性实施例中更详细地描述了第一LIDAR 120和第二LIDAR 122的结构、操作和功能。
划分结构124可以由适于支撑第一LIDAR 120和/或将第一LIDAR 120与第二LIDAR122光学隔离的任何固体材料形成。示例材料可包括金属、塑料、泡沫等。
滤光器126可以由以下任何材料形成，其对波长在一波长范围内的光基本透明，对波长在所述波长范围外的光基本上不透明。例如，滤光器126可以允许第一LIDAR 120的具有第一波长(例如，905nm)和第二LIDAR 122的具有第二波长(例如，1550nm)的光通过滤光器126传播。如图所示，滤光器126成形为包围第一LIDAR 120和第二LIDAR 122。因此，在一些示例中，滤光器126还可以配置为防止对第一LIDAR 120和第二LIDAR 122的环境损害，例如灰尘的累积，或与空气传播的碎片的碰撞，以及其他可能性。在一些示例中，滤光器126可以配置为减少通过滤光器126传播的可见光。进而，例如，滤光器126可以通过封闭第一LIDAR 120和第二LIDAR 122来改善载具100的美学外观，同时从外部观察者的角度降低传感器单元102的部件的可见性。在其他示例中，滤光器126可以配置为允许可见光以及来自第一LIDAR 120和第二LIDAR 122的光。
在一些实施例中，滤光器126的部分可以配置为允许不同的波长范围通过滤光器126传播。例如，滤光器126的在划分结构124上方的上部可以配置为允许在包括第一LIDAR120的第一波长的第一波长范围内传播光。此外，例如，滤光器126的在划分结构124下方的下部可以配置为允许在包括第二LIDAR 122的第二波长的第二波长范围内传播光。在其他实施例中，与滤光器126相关联的波长范围可以包括第一LIDAR 120的第一波长和第二LIDAR 122的第二波长。
在一个实施例中，如图所示，滤光器126具有圆顶形状并且为第一LIDAR 120和第二LIDAR 122提供圆顶形外壳。例如，圆顶形壳体(例如，滤光器126)可包括位于第一LIDAR120和第二LIDAR 122之间的划分结构124。因此，在该实施例中，第一LIDAR 120可以设置在圆顶形壳体内。此外，在该实施例中，第二LIDAR 122也可以设置在圆顶形壳体内，并且可以位于第一LIDAR 120与载具100的顶侧之间，如图1B所示。
图1C是位于图1A中所示的载具100的前侧的传感器单元104的透视图。在一些示例中，传感器单元106、108和110可以与图1C中所示的传感器单元104类似地配置。如图所示，传感器单元104包括第三LIDAR 130和滤光器132。如上所述，传感器单元104可以附加地或替代地包括除图1C中所示的传感器之外的其他传感器。然而，为了举例，传感器单元104包括图1C中所示的部件。
第三LIDAR 130可以配置为扫描载具100周围的环境的、远离载具100的第三LIDAR130所位于的给定侧(即，前侧)延伸的FOV。因此，在一些示例中，由于第三LIDAR 130的定位，第三LIDAR 130可以配置为旋转(例如，水平地)跨越的FOV宽于第二LIDAR 122、但是小于第一LIDAR 120的360度FOV。在一个实施例中，第三LIDAR 130可以具有270°(水平)x110°(垂直)的FOV，4Hz的刷新率，且可以发射波长为905nm的窄激光束。在该实施例中，基于来自第三LIDAR 130的数据确定的3D地图可以具有1.2°(水平)x 0.2°(垂直)的角分辨率，从而允许对距载具100的30米的短范围内的对象的检测/识别。然而，其他配置(例如，光源的数量、角分辨率、波长、范围等)也是可能的。在本公开的示例性实施例中更详细地描述了第三LIDAR 130的结构、操作和功能。
滤光器132可以类似于图1B的滤光器126。例如，滤光器132可以成型为包围第三LIDAR 130。此外，例如，滤光器132可以配置为允许包括来自第三LIDAR 130的光的波长的波长范围内的光通过滤光器132传播。在一些示例中，滤光器132可以配置为减少通过滤光器132传播的可见光，从而改善载具100的美学外观。
图1D和1E根据示例实施例示出了图1A中所示的载具100扫描周围环境。
图1D示出了载具100在表面140上操作的情形。表面140例如可以是诸如道路或高速公路的行驶表面，或任何其他表面。在图1D中，箭头142、144、146、148、150、152示出了在相应的LIDAR的垂直FOV的端部处由传感器单元102和104的各个LIDAR发射的光脉冲。
举例来说，箭头142和144示出了由图1B的第一LIDAR 120发射的光脉冲。在该示例中，第一LIDAR 120可以在箭头142和144之间的环境区域中发射一系列脉冲，并且可以从该区域接收反射光脉冲以检测和/或识别该区域中的对象。由于传感器单元102的第一LIDAR120(未示出)定位在载具100的顶侧，第一LIDAR 120的垂直FOV受到载具100的结构的限制(例如，顶板等)，如图1D所示。然而，将第一LIDAR 120定位在载具100的顶侧处的传感器单元102中允许第一LIDAR 120通过围绕基本垂直的轴线170旋转来扫描载具100周围的所有方向。类似地，例如，箭头146和148示出了由图1B的第二LIDAR 122在第二LIDAR 122的垂直FOV的端部处发射的光脉冲。此外，第二LIDAR 122也可以是可操纵的，以根据讨论将第二LIDAR 122的观察方向调节到载具100周围的任何方向。在一个实施例中，第一LIDAR 120的垂直FOV(例如，箭头142和144之间的角度)是20°，且第二LIDAR 122的垂直FOV(例如，箭头146和148之间的角度)是15°。然而，其他垂直FOV也是可能的，例如，这取决于诸如载具100的结构或相应的LIDAR的配置等因素。
如图1D所示，传感器单元102(包括第一LIDAR 120和/或第二LIDAR 122)可以在载具100周围的任何方向上扫描载具100的环境中的对象(例如，通过旋转等)，但可能不太适合于就载具100附近的对象而扫描环境。例如，如图所示，在载具100的距离154内的对象可能未被检测到或者可能仅被传感器单元102的第一LIDAR 120部分地检测到，这是由于这些对象的位置在箭头142和144所示的光脉冲之间的区域之外。类似地，距离156内的对象也可能未被检测到，或者可能仅由传感器单元102的第二LIDAR 122部分地检测到。
因此，传感器单元104的第三LIDAR 130(未示出)可用于就靠近载具100的对象扫描环境。例如，由于传感器单元104定位在载具100的前侧，第三LIDAR 130可适合于就载具100的距离154和/或距离156内的对象扫描环境，至少对于环境的远离载具100的前侧延伸的部分。如图所示，例如，箭头150和152示出了第三LIDAR 130在第三LIDAR 130的垂直FOV的端部处发射的光脉冲。因此，例如，传感器单元104的第三LIDAR 130可以配置为扫描箭头150和152之间的环境的一部分，包括靠近载具100的对象。在一个实施例中，第三LIDAR 130的垂直FOV是110°(例如，箭头150和152之间的角度)。然而，其他垂直FOV也是可能的。
应注意，图1D中所示的各种箭头142-152之间的角度不是按比例的，并且仅用于说明目的。因此，在一些示例中，各个LIDAR的垂直FOV也可以变化。
图1E示出了在载具100正在扫描周围环境的情形下的载具100的俯视图。根据上面的讨论，载具100的各个LIDAR中的每一个可以根据其相应的刷新率、FOV或任何其他因素而具有特定的分辨率。进而，各个LIDAR可适合于在载具100的相应距离范围内检测和/或识别对象。
如图1E所示，轮廓160和162示出了到载具100的示例距离范围，在这种情况下，可以基于来自传感器单元102的第一LIDAR 120的数据来检测/识别对象。如图所示，例如，由于传感器单元102定位在载具100的顶侧上，轮廓160内的近的对象可能未被正确地检测和/或识别。然而，例如，可以使用来自第一LIDAR 120的数据正确地检测/识别由轮廓162限定的中等距离范围(例如，100米等)内的对象。此外，如图所示，第一LIDAR 120的水平FOV可以在载具100周围的所有方向上跨越360°。
此外，如图1E所示，轮廓164示出了环境区域，其中可以使用来自传感器单元102的第二LIDAR 122的较高分辨率数据来检测和/或识别对象。如图所示，例如，轮廓164包括在远距离范围(例如，300米等)内远离载具100的对象。尽管轮廓164指示第二LIDAR 122的较窄FOV(水平地)，但是在一些示例中，载具100可以配置为将第二LIDAR 122的观察方向调节到除了图1E中所示之外的任何其他方向。举例来说，载具100可以使用来自第一LIDAR 120的数据检测对象(例如，在轮廓162内)，将第二LIDAR 122的观察方向调节到包括所述对象的FOV，然后使用来自第二LIDAR 122的较高分辨率数据识别所述对象。在一个实施例中，第二LIDAR 122的水平FOV可以是8°。
此外，如图1E所示，轮廓166示出了由传感器单元104的第三LIDAR 130扫描的环境区域。如图所示，例如，轮廓166所示的区域包括可能不被第一LIDAR 120和/或第二LIDAR124扫描的环境部分。此外，例如，来自第三LIDAR 130的数据具有足以在载具100的短距离(例如，30米等)内检测和/或识别对象的分辨率。
注意，上述范围、分辨率和FOV仅用于示例性目的，并且可以根据载具100的各种配置而变化。此外，图1E中所示的轮廓160-166不是按比例绘制的，而是为了便于描述而示出的。
图2是根据示例实施例的载具200的简化框图。例如，载具200可以类似于载具100。如图所示，载具200包括推进***202、传感器***204、控制***206、***设备208和计算机***210。在其他实施例中，载具200可以包括更多、更少或不同的***，并且每个***可以包括更多、更少或不同的部件。另外，所示的***和部件可以以任何方式组合或分开。
推进***202可以配置成为载具200提供动力运动。如图所示，推进***202包括发动机/电动机218、能量源220、传动装置222和车轮/轮胎224。
发动机/电动机218可以是或包括内燃发动机、电动机、蒸汽机和斯特林(Stirling)发动机的任何组合。其他电动机和发动机也是可能的。在一些实施例中，推进***202可包括多种类型的发动机和/或电动机。例如，气电混合动力汽车可包括汽油发动机和电动机。其他示例也是可能的。
能量源220可以是全部或部分地为发动机/电动机218提供动力的能量源。也就是说，发动机/电动机218可以配置为将能量源220转换成机械能。能源220的示例包括汽油、柴油、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电源。(一个或多个)能量源220可以附加地或替代地包括燃料箱、电池、电容器和/或飞轮的任何组合。在一些实施例中，能量源220也可以为载具200的其他***提供能量。
传动装置222可以配置为将机械动力从发动机/电动机218传输到车轮/轮胎224。为此，传动装置222可包括齿轮箱、离合器、差速器、驱动轴、和/或其他元件。在传动装置222包括驱动轴的实施例中，驱动轴可包括一个或多个联接到车轮/轮胎224轮轴。
载具200的车轮/轮胎224可以以各种形式配置，包括独轮车、自行车/摩托车、三轮车、或汽车/卡车四轮形式。其他车轮/轮胎形式也是可能的，例如包括六个或更多个车轮的那些。在任何情况下，车轮/轮胎224可以配置成相对于其他车轮/轮胎224以不同的方式旋转。在一些实施例中，车轮/轮胎224可包括至少一个车轮，其固定地附接到传动装置222，以及至少一个轮胎，所述轮胎联接到可以与行驶表面接触的车轮的轮缘。车轮/轮胎224可包括金属和橡胶的任何组合，或其他材料的组合。推进***202可以附加地或替代地包括除了所示部件之外的部件。
传感器***204可以包括多个传感器，其配置为感测关于载具200所位于的环境的信息，以及包括一个或多个致动器236，其配置为修改传感器的位置和/或取向。如图所示，传感器***204的传感器包括全球定位***(GPS)226、惯性测量单元(IMU)228、RADAR单元230、激光测距仪和/或LIDAR单元232、以及相机234。传感器***204也可以包括附加的传感器，包括例如监测载具200的内部***的传感器(例如，O2监视器、燃料表、发动机油温等)。此外，传感器***204可包括多个LIDAR。在一个示例中，传感器***204可以实现为多个传感器单元，每个传感器单元安装到载具的相应位置(例如，顶侧、底侧、前侧、后侧、右侧、左侧等)。其他传感器也是可能的。
GPS 226可以是配置为估计载具200的地理位置的任何传感器(例如，位置传感器)。为此，GPS 226可以包括收发器，所述收发器配置为估计载具200相对于地球的位置。GPS 226也可以采用其他形式。
IMU 228可以是配置为基于惯性加速度感测载具200的位置和取向变化的传感器的任何组合。在一些实施例中，传感器的组合包括例如加速度计和陀螺仪。其他传感器的组合也是可能的。
RADAR单元230可以是配置为使用无线电信号感测载具200所处的环境中的对象的任何传感器。在一些实施例中，除了感测对象以外，RADAR单元230可以附加地配置为感测对象的速度和/或前进方向(heading)。
类似地，激光测距器或LIDAR单元232可以是配置为感测载具200所处的环境中的对象的任何传感器。特别地，激光测距器或LIDAR单元232可以包括配置为发射激光的激光源和/或激光扫描仪，以及配置为检测激光的反射的检测器。激光测距仪或LIDAR 232可以配置为以相干(例如，使用外差法检测)或不相干检测模式操作。在一些示例中，LIDAR单元232可以包括多个LIDAR，其各自具有唯一的位置和/或配置，适合于扫描载具200周围的环境的特定区域。
相机234可以是配置为捕获载具200所处的环境的图像的任何相机(例如，静物相机、视频相机等)。为此，相机可以采取上文所述的任何形式。传感器***204可以附加地或替代地包括除了所示部件之外的部件。
控制***206可以配置为控制载具200和其部件的操作。为此，控制***206可以包括转向单元238、油门240、制动单元242、传感器融合算法244、计算机视觉***246、导航或路线***248和障碍物回避***250。
转向单元238可以是配置为调节载具200的前进方向的机构的任何组合。油门240可以是配置为控制发动机/电动机218的运行速度且进而控制载具200的速度的机构的任何组合。制动单元242可以是配置为减速载具200的机构的任何组合。例如，制动单元242可以使用摩擦力来减慢车轮/轮胎224。作为另一示例，制动单元242可以将车轮/轮胎224的动能转换为电能。制动单元242也可以采取其他形式。
传感器融合算法244可以是配置为从传感器***204接收数据作为输入的算法(或存储算法的计算机程序产品)。数据可以包括例如表示在传感器***204的传感器处感测的信息的数据。传感器融合算法244可以包括例如卡尔曼滤波器(Kalman filter)、贝叶斯网络(Bayesian network)、用于本文所述的方法的一些功能的算法、以及任何其他算法。传感器融合算法244还可以配置为基于来自传感器***204的数据提供各种评估，包括例如，对载具100所处的环境中的各个对象/特征的评价，对特定情况的评价，和/或基于特定的情况对可能的影响的评价。其他评估也是可能的。
计算机视觉***246可以是如下任何***，其配置为处理和分析由相机234捕获的图像，以便识别载具200所处的环境中的对象和/或特征，包括例如交通信号和障碍物。为此，计算机视觉***246可以是对象识别算法、基于运动的结构(SFM)算法、视频追踪、或其他计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉***246可以附加地配置为映射环境、追踪对象、估计对象的速度、等等。
导航和路线***248可以是配置为确定载具的行驶路径的任何***。导航和路线***248可以附加地配置为在载具200运行时动态地更新行驶路径。在一些实施例中，导航和路线***248可以配置为并入来自传感器融合算法244、GPS 226、LIDAR单元232和一个或多个预定地图的数据，以便确定载具200的行驶路径。
障碍物回避***250可以是配置为识别、评价和避让，或以其他方式让过载具200所处的环境中的障碍物的任何***。控制***206可以附加地或替代地包括除了所示部件之外的部件。
***设备208可以配置为允许载具200与外部传感器、其他载具、外部计算装置、和/或用户交互。为此，***设备208可以包括例如无线通信***252、触摸屏254、麦克风256、和/或扬声器258。
无线通信***252可以是配置为直接地或经由通信网络无线联接到一个或多个其他载具、传感器、或其他实体的任何***。为此，无线通信***252可以包括天线和芯片组，以直接地或经由通信网络与其他载具、传感器、服务器、或其他实体进行通信。通常，芯片组或无线通信***252可以布置为根据一种或多种类型的无线通信(例如，协议)进行通信，例如蓝牙、IEEE 802.11(包括任何IEEE 802.11版本)中所述的通信协议、蜂窝技术(例如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX或LTE)、无线个域网(Zigbee)、专用短距离通信(DSRC)和射频识别(RFID)通信，以及其他可能性。无线通信***252也可以采取其他形式。
触摸屏254可以由用户使用以向载具200输入命令。为此，触摸屏254可以配置为经由电容感测、电阻感测、或表面声波过程、以及其他可能性来感测用户的手指的位置和移动中的至少一个。触摸屏254可以能够感测平行于或共面于触摸屏表面的方向上、垂直于触摸屏表面的方向上、或这两个方向上的手指移动，且还可以能够感测施加到触摸屏表面的压力水平。触摸屏254可以由一个或多个半透明或透明绝缘层和一个或多个半透明或透明导电层形成。触摸屏254也可以采取其他形式。
麦克风256可以配置为从载具200的用户接收音频(例如，语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器258可以配置为向载具200的用户输出音频。***设备208可以附加地或替代地包括除了所示部件之外的部件。
计算机***210可以配置为向推进***202、传感器***204、控制***206和***设备208中的一个或多个发送数据，从它们接收数据，与它们交互，和/或控制它们。为此，计算机***210可以通过***总线、网络和/或其他连接机构(未示出)通信链接到推进***202、传感器***204、控制***206和***设备208中的一个或多个。
在一个示例中，计算机***210可以配置为控制传动装置222的操作以改善燃料效率。作为另一示例，计算机***210可以配置为使得相机234捕获环境的图像。作为又一示例，计算机***210可以存储并运行对应于传感器融合算法244的指令。作为又一示例，计算机***210可以配置为存储和执行指令，所述指令用于使用LIDAR单元232确定载具200周围环境的3D表示。其他示例也是可能的。
如图所示，计算机***210包括处理器和数据储存器214。处理器212可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。为此，处理器212包括多于一个处理器，这样的处理器可以单独地或组合工作。进而，数据储存器214可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性储存部件，例如光学、磁、和/或有机储存，且数据储存器214可以整体或部分地与处理器212集成。
在一些实施例中，数据储存器214可以包含可由处理器212执行的指令216(例如，程序逻辑)，以执行各种载具功能(例如，方法500-700，等等)。数据储存器214还可以包含附加的指令，其包括向推进***202、传感器***204、控制***206和***设备208中的一个或多个发送数据，从它们接收数据，与它们交互，和/或控制它们的指令。计算机***210可以附加地或替代地包括除了所示部件之外的部件。
如图所示，载具200还包括电力供给260，其可以配置为向载具200的一些或所有部件提供电力。为此，电力供给260可以包括例如可再充电溴化锂或铅酸电池。在一些实施例中，一个或多个电池组可以配置为提供电力。其他电力供给材料和配置也是可能的。在一些实施例中，电力供给260和能量源220可以一起实现为一个部件，如在一些纯电力汽车中那样。
在一些实施例中，作为所示出的那些的附加或替代，载具200可以包括一个或多个元件。例如，载具200可以包括一个或多个附加的接口和/或电力供给。其他附加的部件也是可能的。在这样的实施例中，数据储存器214还可以包括可由处理器212执行的指令以控制附加的部件和/或与其通信。
另外，虽然每个部件和***被示出为集成在载具200中，但在一些实施例中，一个或多个部件或***可以使用有线或无线连接而可移除地安装在载具200上或以其他方式(机械地或电气地)连接到载具200。载具200也可以采取其他形式。
在一些实施例中，如上所述，载具200可以旋转一个或多个部件，例如传感器***204中的一个或多个传感器和/或***设备208中的一个或多个，以及其他可能性。举例来说，回来参考图1E，通过旋转传感器单元102-110的相应的传感器，载具100扫描由轮廓162-166示出的环境的部分。类似地，在一些实施例中，载具200可以将其各个部件中的一个或多个安装在相应的旋转平台上，以调节各个部件的方向。
例如，图3示出了根据示例实施例的LIDAR装置300。在一些示例中，LIDAR 300可以类似于图1B的LIDAR 120-122、图1C的LIDAR 130、LIDAR单元232的(一个或多个)LIDAR，和/或安装到载具(例如载具100、200)的任何其他LIDAR装置。如图所示，LIDAR装置300包括外壳310和镜头320。此外，由LIDAR装置300发射的光束304从镜头320沿着LIDAR 300的观察方向向LIDAR装置300的环境传播，且可以被环境中的一个或多个对象反射为反射光306。
包含在LIDAR装置310中的外壳310可以容纳包含在LIDAR装置300中的各个部件。外壳310可以由能够支撑包含在外壳310的内部空间中的LIDAR装置300的各个部件的任何材料形成。例如，外壳310可以由固体材料形成，例如塑料或金属，以及其他可能性。
在一些示例中，外壳310可以配置为具有基本上圆柱形的形状，并围绕LIDAR装置300的轴线旋转。例如，外壳310可以具有基本上圆柱形的形状，其直径大约为10厘米。在一些示例中，轴线基本上是垂直的。通过旋转包含各个部件的外壳210，在一些示例中，可以确定LIDAR装置300的环境的360度视角的三维地图，而无需频繁地校准LIDAR装置300的各个部件的布置。附加地或替代地，在一些示例中，LIDAR装置300可以配置为旋转小于一整转，以允许扫描小于360度视角的环境的一部分(例如，图1E的轮廓164、166)。附加地或替代地，在一些示例中，LIDAR装置300可以配置为倾斜外壳310的旋转轴线，以控制LIDAR装置300的视场。
安装到外壳310的镜头320可以具有光功率，以准直发射的光束304，和/或将来自LIDAR装置300的环境中的一个或多个对象的反射光306聚焦到LIDAR装置300中的探测器上。在一个示例中，镜头320具有大约120mm的焦距。在一些示例中，其中相同的镜头320用于进行光304-306的准直和接收，其替代用于准直的发送镜头和用于聚焦的接收镜头，可以提供在尺寸、成本和/或复杂性方面的优点。
LIDAR装置300还包括转子平台330和定子平台340。LIDAR装置300的各种旋转部件，例如镜头320和外壳310内的其他部件，可安装在相对于定子平台340旋转的转子平台330上，以提供LIDAR装置300周围的环境的360度视角(或更小)。在一个示例中，定子平台340可以联接到载具的一侧，类似于载具100的传感器单元102-110，并且转子平台330可以相对于定子平台340旋转以调节发射的光304的方向，以扫描载具周围环境的各个部分(例如，图1E的轮廓162-164所示的环境的部分，等等)。
III.说明性旋转接头配置
在示例中，旋转接头可以配置为机电***的两个结构之间的通信接口，其中两个结构中的一个或两个配置为相对于另一个结构旋转。为此，在本文的一些示例实施方式中，旋转接头的一部分可以联接到示例***的一个结构，而另一部分可以联接到示例***的另一个结构。例如，返回参考图3，示例旋转接头可以配置为转子平台330和定子平台340之间的接口，使得旋转接头的一部分包含在转子平台330中，并且旋转接头的另一部分包含在定子平台340中。附加地或替代地，在一些示例实施方式中，旋转接头可以包括在布置在相对于彼此旋转的两个结构之间的结构内。例如，在包括联接两个机器人链路的机器人关节的示例***中，旋转接头可以设置在机器人关节内以促进两个机器人链路之间的信号通信。其他示例实施方式也可以与上面的讨论一致。
图4是根据示例实施例的包括旋转接头的装置400的简化框图。在一个示例中，装配400可以与机电***一起使用，例如载具100和200中的任何一个，或者与上述讨论一致的任何其他机电***。在一个示例中，装置400可以类似于LIDAR装置120、122、130、300，和/或载具100-200的任何部件(包括可移动部件)。如图所示，装置400包括致动器410、第一平台430和第二平台440。
致动器410可以类似于载具200的(一个或多个)致动器236。在一个示例中，致动器410可以配置为导致第一平台430(或其一个或多个部件)与第二平台440(或其一个或多个部件)之间的相对旋转。为此，例如，致动器410可以联接到平台430、440(或其一个或多个部件)中的一个或两个以导致相对旋转。
第一平台430可以类似于装置300的转子平台330和/或定子平台340。如图所示，第一平台430包括传感器432、第一控制器434、第一探针436。在一些示例中，第一平台430还可以包括第二探针438。因此，在一个示例中，类似于装置300的转子平台330，第一平台430可以围绕轴线旋转(例如，通过致动器410，等等)，以调节传感器432的观察方向。
传感器432可以包括任何传感器，例如载具200的传感器***204的一个或多个传感器，载具100中包含的传感器中的一个或多个，和/或包含在装置300中的(一个或多个)传感器，以及其他可能性。
第一控制器434可以联接到第一平台430的各个部件，并且配置为操作各个部件中的一个或多个。第一控制器434可以包括以下的任何组合：通用处理器、专用处理器、数据存储器、逻辑电路、和/或配置为操作装置400的一个或多个部件的任何其他电路。例如，类似于载具200的计算机***210，第一控制器434可以包括一个或多个处理器，其执行存储在数据储存器中的指令(例如，类似于数据储存器214)以按照上面的讨论操作传感器432和/或第一探针436。在一个示例中，第一控制器434可以配置为从传感器432接收数据并且向第一探针436提供指示数据的调制电信号。例如，数据可以指示传感器432对装置400的环境的扫描、传感器432检测到的声音的表示、和/或传感器432的任何其他传感器输出。
第一探针436可以包括天线、发送器、接收器、收发器、和/或配置为向第二平台440调制和/或发射无线信号402的任何其他电路。在一些示例中，第一探针436还可以配置为接收从第二平台440传播的无线信号404，并向第一控制器434提供指示所接收的无线信号404的探针信号。在一个示例中，由第一探针436接收的无线信号404可以指示用于操作传感器432和/或装置400的任何其他部件(例如，致动器410等)的指令。在一个实施例中，无线信号402和404可以是具有EHF频带中的频率或更高频率(例如，大于3GHz)的射频(RF)信号。在其他实施例中，无线信号402和404可以具有任何其他RF频率或其他频率(例如，红外频率等)。
根据上面的讨论，第一平台430还可以包括与第二平台440(或其部件)相邻的第一侧(未示出)。无线信号402可以与朝向第二平台440传播的RF波(例如，由第一探针436等发射)相关联。此外，在一些示例中，第一平台430还可以包括与第一探针436类似的第二探针438。例如，第二探针438可以定位在至少离开第一探针436一阈值距离处，并且可以配置成与第二平台440上的一个探针通信，而第一探针436同时与第二平台440上的另一个探针通信。因此，在该示例中，本公开可以允许在两个平台430和440之间同时存在多个无线链路，从而提供了相对于传统旋转接头的额外改进，传统旋转接头仅能够在转子和定子之间建立一条无线链路。
第二平台440可以类似于装置300的转子平台330和/或定子平台340。如图所示，第二平台440包括第二控制器444、信号调节器446和多个探针448。在一些示例中，第二平台440还可以包括一个或多个取向传感器442。取向传感器442可以包括任何取向传感器，例如编码器、范围传感器等，以及其他可能性。在一个示例中，类似于装置300的定子平台340，第二平台440可以位于第一平台430附近。因此，在该示例中，探针448中的一个或多个可以用于与第一平台430的探针436、438中的一个或多个进行无线通信。
类似于第一控制器434，第二控制器444可以包括处理器，逻辑电路等的任何组合。类似于第一控制器434，第二控制器444可以联接到第二探针446，并且配置为从探针448中的一个或多个接收探针信号，该探针信号指示由(一个或多个)第二探针448接收的无线信号402。在一个示例中，第二控制器444可以配置为解调来自探针448的探针信号，并基于解调信号确定来自传感器432的数据。
类似于第一探针436，探针448中的每一个可包括天线、发送器、接收器、收发器、和/或任何其他电路。探针448可以配置为接收从第一平台430传播的无线信号402，并向第二控制器444提供指示所接收的无线信号402的探针信号。例如，(一个或多个)探针448所接收的无线信号402可以指示来自传感器432的数据。附加地或替代地，在一些示例中，探针448还可以配置为调制和/或发射无线信号404以朝向第一平台430内部传播。例如，由探针448发射的无线信号404可以指示用于操作传感器432和/或装置400的任何其他部件(例如，致动器410等)的指令。
根据上面的讨论，信号调节器446可以包括模拟电路、数字电路、处理器等的任何组合，其配置为选择探针448中的一个以与第一平台的探针436和/或438进行无线通信。在一个示例中，探针448可以沿着平台440的面向平台430的侧面布置成基本上圆形的布置。在该示例中，当两个平台相对于彼此旋转时(例如，通过致动器410)，信号调节器446可以在探针448之间选择或切换，以使用具有最佳空中接口条件的探针与探针436和/或438进行通信。例如，探针438中的所选择的探针可以是最接近探针436的探针和/或与探针436具有最大对齐偏振的探针。因此，当第一平台430(或第二平台440)旋转时，装置400可以继续在移动部件之间具有强的无线通信接口，因此，可以实现高数据吞吐量，以将数据从传感器432通信到第二平台440的控制器444，并以操作指令从第二平台440通信到第一平台430的一个或多个部件以及更远。
如上所述，第二平台440的一侧可以定位在距第一平台430的相邻侧的预定距离处。结果，例如，探针448中的一个或多个可以经由包括无线信号402和/或404的无线通信路径与探针436(和/或438)通信。
在一些实施例中，作为所示出的那些的附加或替代，装置400可以包括一个或多个元件。例如，第一平台430可以包括一个或多个附加部件，例如扬声器、显示器或任何其他部件(例如，载具200的***设备208)。其他附加或替代的部件也是可能的。在这样的实施例中，控制器434和444还可以配置为操作这样的部件和/或以便于经由探针436、438和448在装置400的这些部件和其他部件之间(以及更远)进行通信。
另外，虽然每个部件和***被示出为集成在装置400中，但在一些实施例中，一个或多个部件或***可以使用有线或无线连接可移除地安装在装置400上，或以其他方式(机械地或电气地)连接到装置400。例如，第一探针436可以替代地定位在第一平台430的外部(例如，机械地设置在图3的转子平台330的底部等)，或者平台430和440可以替代地以保持平台430和440之间的预定距离的任何不同布置来布置。装置400也可以采取其他形式。此外，在一些实施例中，可以组合图4中所示的一些部件。例如，信号调节器446可以实现为可由控制器444执行的程序指令以执行上述功能。因此，在该示例中，信号调节器446和控制器444可以组合成一个部件。其他示例也是可能的。
图5A示出了根据示例实施例的装置500的侧视图。装置500可以类似于装置120、122、130、300、和/或400，并且可以与诸如载具100、200的机电***一起使用，以及其他可能性。如图所示，装置500包括平台530和540，它们分别与图4的平台430和440类似。此外，类似于装置400，装置500包括与探针436类似的探针536，以及与探针408类似的探针510和512。此外，装置500包括信号调节器546，其类似于图4的调节器446。尽管未在图5中示出，但是在一些示例中，装置500可以包括附加的部件，例如装置400的一个或多个部件(例如，控制器、传感器、致动器等)。
根据上面的讨论，装置500可以为机电***的可移动部件提供通信接口。例如，返回参考图3，第一平台530可以类似于转子平台330。此外，在该示例中，第二平台540可以类似于定子平台340。然而，根据本公开，装置500的其他布置和实施方式也是可能的。
在图5A所示的示例中，第一平台530的第一侧530a位于距第二平台540的第二侧540a的预定距离内。此外，在一些示例中，平台530和/或540可以相对于彼此旋转(例如，通过致动器)，使得第一侧530a和第二侧540a保持在彼此预定的距离550内。例如，第一平台530可以围绕共享(例如，中心)轴线502旋转，从而保持距第二平台540的预定距离550。距离550可以是适于安装在平台530上的探针536与安装在平台540上的探针510、512中的一个之间的通信的任何距离。在一个实施例中，探针510、512和536使用的射频是20-140GHz的范围，且预定的距离550在5毫米到10毫米的范围内。然而，其他频率和距离也是可能的。
根据上面的讨论，信号调节器546可以配置为基于平台530相对于平台540的取向而选择平台540上的探针510或512中的一个以与平台530的探针536进行无线通信。例如，如图5A所示，信号调节器546可以选择探针512以与探针536进行无线通信，因为探针536被示出比探针510更接近探针512。此外，当平台中的一个或两个旋转时，调节器546可以选择平台540上的不同探针以与平台530的探针536进行无线通信。尽管未示出，但是在一些示例中，信号调节器546可以使用有线或无线连接而电联接到探针510和512。在一个示例中，信号调节器546可以经由第二平台540内的导电路径连接到探针510、512。其他示例也是可能的。
图5B示出了装置500的另一侧视图。图5B中所示的侧视图可以示出第一平台530从图5A所示的取向在顺时针方向上绕轴线502旋转的情形。因此，在该情形下，平台530的探针536示出为比平台540的探针512更接近探针510。根据上面的讨论，信号调节器546可以配置为检测这种变化，并且响应地切换到或选择探针510(而不是探针512)以与探针536进行通信。
图5C示出了装置500的截面图。在图5C所示的截面图中，平台540的侧面540a指向页面外。类似于图5A和5B，图5C中的装置500示出了安装到装置500的侧面540a的探针510和512。此外，如图所示，探针514和516也安装到平台540的侧面540a。因此，根据上面的讨论，多个探测器510、512、514和516被示为布置成基本上圆形布置的4个探针。因此，返回参考图5A和5B，举例来说，当平台530围绕轴线502旋转时，探针536可以与探针510、512、514或516中的一个对齐。然而，在一些示例中，平台540可以安装比所示出的更多或更少的探针。
如上所述，在一些示例中，信号调节器可以基于平台530上的探针与平台540上的多个探针之间的信号强度测量来选择用于两个平台之间的无线通信的探针。然而，在其他示例中，本方法提供了基于一个或多个取向传感器来确定平台530和540之间的取向的指示。例如，在图5C所示的示例中，传感器520和522可以安装在侧面540a上。
传感器520和522可以包括适合于测量或估计平台530和/或540的取向的任何传感器。因此，传感器520和522可以包括任何取向传感器，例如编码器盘、光电探测器、磁传感器、范围传感器、以及其他可能性。此外，在一些示例中，传感器520和522的位置、形状和配置也可以变化。
图5D示出了装置500的另一截面图。图5D的截面图示出了平台530的指向页面外的侧面530a。如图所示，侧面530a包括检测区域568。例如，检测区域568可以具有与侧面530a的其他区域不同的材料特性(例如，透明度/不透明度、磁性、颜色、形状、孔等)，并且区域568可以由传感器520、522检测到。例如，当平台530相对于平台540旋转时(例如，围绕图5A中所示的轴线502)，传感器520和522的不同组合可以与检测区域568重叠。并且信号调节器可以选择应该使用探针510、512、514、516中的哪一个来相应地与探针536进行通信。表1示出了当平台530围绕图5A的轴线502沿着顺时针方向相对于平台540旋转时，来自传感器520和522的输出的示例组合，其映射到示例探针选择。
Figure BDA0001735819390000231
Figure BDA0001735819390000241
表1
在表1中，例如，值“1”可以表示传感器检测到区域568，值“0”可以表示传感器未检测到区域568。
如上所述，在一些示例中，信号调节器546可以使用模拟电路实现，例如多路复用器电路等。在一个示例中，其中一个或多个多路复用器用于实现信号调节器546，多路复用器的选择器输入可以联接或连接到传感器520和522，并且多路复用器的信道线输入可以连接到探针512-516中的每一个。在该示例中，多路复用器电路的输出可以根据表1的映射与所选择的探针相关联的信道线连接。
在另一个示例中，信号调节器546可以使用存储在数据储存器中的程序指令(例如，图2的数据储存器214中的指令216)来实现，当由计算装置的一个或多个处理器执行时(例如，计算机***210的处理器212)，所述程序指令可以使计算装置执行多路复用器电路的上述功能。例如，计算装置还可以存储诸如表1中所示的映射，然后可以根据上述讨论使用传感器520和522的映射和输出来选择探针。
因此，在一些示例中，在两个平台530和540之间的相对取向变化时，信号调节器546可以动态地改变装置500的探针510-516中的哪一个将用于与第一平台530的探针536进行通信。例如，信号调节器546可以配置为以基本上无缝的方式在两个探测器之间切换(例如，通过使用高速多路复用器电路等)，因此联接到信号调节器546的控制器可以保持与联接到探针536的另一个控制器基本上连续的高数据速率通信接口，即使当信号调节器在不同的探针510-516之间动态切换时。
附加地或替代地，在一些示例中，信号调节器546可以配置为还基于第一平台530相对于第二平台540的旋转方向来选择用于与第一平台530的探针536进行通信的探针。举例来说，在图5A-5D的布置中，如果当前选择探针510并且信号调节器确定第一平台530在顺时针方向上旋转，则信号调节器546可以在探针536位于与探针510和512两者基本相同的距离时选择探针512。然而，例如，如果平台530在逆时针方向上旋转，则信号调节器546可以在探针536位于与探针510和516两者基本相同的距离时选择探针516。因此，在一些示例中，选择哪个探针用于与第一平台通信也可以基于第一平台530相对于第二平台540的旋转方向。其他示例也可以与上面的讨论一致。
应注意，图5A-5D中所示的用于装置500的形状、尺寸和位置以及装置500的各种部件仅用于说明目的。装置500也可以采取其他形式、形状、和/或尺寸。
IV.说明性方法和计算机可读介质
图6是根据示例实施例的方法600的流程图。图6中所示的方法600呈现了例如可以与载具100、200，LIDAR 120、122、130、300和/或装置400、500中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法600可以包括一个或多个操作、功能或动作，如框602-606中的一个或多个所示。尽管以连续顺序示出了块，但是这些块在某些情况下可以并行执行，和/或以与本文描述的顺序不同的顺序执行。另外，基于期望的实施方式，可以将各个块组合成更少的块，划分为附加的块，和/或移除。
另外，对于方法600和本文公开的其他过程和方法，该流程图示出了本实施例的一种可能实施方式的功能和操作。就此而言，每个块可以表示制造或操作过程的模块、段、一部分，或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，例如，包括磁盘或硬盘驱动器的存储装置。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如，存储用于短时间段的数据的计算机可读介质，比如寄存器存储器、处理器缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，例如次级或持久长期存储，比如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储***。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，或有形存储装置。
另外，对于方法600和本文公开的其他过程和方法，图6中的每个块可以表示被连线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。
在框602，方法600涉及使用安装到具有第一侧的第一平台的探针发送无线信号。举例来说，返回参考图5A，无线信号可以由安装到平台530的第一侧530a的探针536发送。此外，在框602处发送的无线信号可以是朝向第二平台的第二侧的，该第二侧位于距第一平台的第一侧的预定距离内。继续图5A的示例，由探针536发送的无线信号可以朝向位于到平台530预定距离550内的平台540的第二侧540a发送。此外，多个探针可以安装到第二平台(例如，图5的探针510-512)。
在一些示例中，方法600还可以涉及从传感器接收数据，以及调制无线信号以指示来自传感器的数据。例如，返回参考图4，来自传感器432的数据可以由控制器434接收，控制器434然后可以操作探针436以调制所传输的无线信号402，使得无线信号402指示来自传感器的数据(例如，频率调制、幅度调制等)。
在一些示例中，方法600还可以涉及接收联接到第二平台的装置的操作指令，并调制无线信号以指示操作指令。例如，返回参考图4，控制器(例如，控制器444)可以接收装置(例如，(一个或多个)传感器442、致动器410等)的操作指令，并且由此可以操作探针(例如，探针446)以调制发送的无线信号402来指示这些指令以供另一探针(例如，(一个或多个)探针448)接收。
在方框604，方法600涉及相对于第二平台旋转第一平台，使得第一平台的第一侧响应于旋转保持在距第二平台的第二侧的预定距离内。继续图5A的示例，第一平台530可以绕轴线502旋转到图5B中所示的取向。
在框606处，方法600涉及基于第一平台相对于第二平台的取向选择第二平台上的多个探测器中的一个。此外，在框608处，方法600涉及使用所选择的探针接收由第一平台上的探针发送的无线信号。例如，在图5A中，探针512可以基于图5A中所示的平台530的取向而被选择用于探针536进行无线通信，而在图5B中，可以替代地基于图5B所示的平台430的取向来选择探针510。
在一些示例中，方法600可以涉及使用第二平台的所选择的探针向第一平台的第一侧发送第二无线信号，并且使用第一平台的探针接收第二无线信号。例如，返回参考图5A，信号调节器546可以接收指令以操作联接到平台530的传感器(例如，来自控制器444的指令，以操作图4的传感器432)。在该示例中，所选择的探针(例如，探针512)可以向平台530的第一侧530a发送第二无线信号。并且探针536然后可以接收调制信号并将其提供给控制器(例如，图4的控制器434)以进行解调和执行，以操作传感器(例如，图4的传感器432)。
在一些示例中，根据对图5A和5B的上述讨论，方法600可以涉及确定与第二平台上的多个探针相关联的无线信号强度，然后基于所确定的无线信号强度确定第一平台相对于第二平台的取向的指示。
此外，在一些示例中，方法600可以涉及使用安装到第一平台的第二探针向第二平台的第二侧发送第二无线信号。例如，返回参考图4，第一平台430可以包括第二探针438，因此，控制器434可以操作第二探针438以使用第一探针436同时与探针448中的一个建立无线链路。因此，无线信号402可以与两个无线链路相关联，这可以允许两个平台430和440之间的数据吞吐量的显著增加。
图7绘示了根据示例实施例配置的计算机可读介质。在示例实施例中，示例***可以包括一个或多个处理器、一种或多种形式的存储器、一个或多个输入装置/接口、一个或多个输出装置/接口、以及机器可读指令，当由一个或多个处理器执行时，其使得***执行上述各种功能、任务、能力等。
如上所述，在一些实施例中，所公开的技术(例如，方法600等)可以通过以下来实现：计算机程序指令，其编码在计算机可读格式的计算机可读存储介质上，或在制造的其他介质或制品上(例如，载具200的指令216，等等)。图7是示出根据本文公开的至少一些实施例布置的示例计算机程序产品的概念性局部视图的示意图，该计算机程序产品包括用于在计算装置上执行计算机过程的计算机程序。
在一个实施例中，使用信号承载介质702提供示例计算机程序产品700。信号承载介质702可以包括一个或多个编程指令704，当由一个或多个处理器执行时，其可以提供上面参考图1-6描述的功能或功能的部分。在一些示例中，信号承载介质702可以是非暂时性计算机可读介质706，例如但不限于硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中，信号承载介质802可以是计算机可记录介质708，例如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实施方式中，信号承载介质702可以是通信介质710(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路等)。因此，例如，信号承载介质702可以由无线形式的通信介质710传送。
一个或多个编程指令704可以是例如计算机可执行和/或逻辑实现的指令。在一些示例中，计算装置可以配置为响应于由计算机可读介质706、计算机可记录介质708、和/或通信介质710中的一个或多个传送到计算装置的编程指令704来提供各种操作、功能或动作。
计算机可读介质706还可以分布在多个数据存储元件之间，这些数据存储元件可以彼此远程地定位。执行一些或所有存储的指令的计算装置可以是外部计算机、或移动计算平台，例如智能手机、平板装置、个人计算机、可穿戴装置等。替代地，执行一些或所有存储的指令的计算装置可以是远程定位的计算机***，例如服务器。
V.结论
应该理解的是，这里描述的布置仅用于举例的目的。这样，本领域技术人员将理解，可以替代地使用其他布置和其他元件(例如机器、接口、功能、顺序和功能分组等)，并且可以根据期望的结果完全省略一些元件。此外，所描述的许多元件是可以以任何合适的组合和位置实现为分立或分布式部件或与其他部件结合的功能实体，或者可以组合描述为独立结构的其他结构元件。
虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是出于说明的目的而不是限制性的，真实范围由所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围表示。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是限制性的。

Claims (17)

1.一种用于具有多个无线链路的旋转接头的装置，包括：
第一平台；
第二平台，在距所述第一平台的预定距离内；
第一探针和第二探针，安装到所述第一平台，所述第二探针定位在至少离开第一探针一阈值距离处；
多个探针，安装到所述第二平台；以及
信号调节器，基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择第二平台的所述多个探针中的两个探针，以分别用于与第一平台的第一探针和第二探针无线通讯，其中，第二平台的所选择的两个探针中的一个与第一平台的第一探针无线通讯，以及第二平台的所选择的两个探针中的另一个与第一平台的第二探针无线通讯，
其中，第一平台的探针使用极高频EHF带中的射频RF信号向第二平台的所选择的探针发送无线信号和/或从第二平台的所选择的探针接收第二无线信号。
2.如权利要求1所述的装置，还包括：
致动器，其旋转所述第一平台或所述第二平台，其中，响应于所述致动器旋转所述第一平台或所述第二平台，所述第一平台保持在距所述第二平台的预定距离内。
3.如权利要求1所述的装置，其中，第二探针配置为向所述第二平台发射无线信号，并且其中，所述信号调节器配置为使用第二平台的被对应地选择的探针接收由第一平台的第二探针发射的无线信号。
4.如权利要求1所述的装置，其中，第一平台的第一侧在距所述第二平台的第二侧的预定距离内，所述第二平台的第二侧与第一平台的第一侧相对。
5.如权利要求1所述的装置，其中，第二平台的多个探针绕第一平台或第二平台的旋转轴线布置。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述多个探针在距所述旋转轴线的特定距离内。
7.如权利要求6所述的装置，其中，第一平台的第一探针和第二探针在距所述旋转轴线的特定距离内。
8.如权利要求1所述的装置，其中，第一平台的第一探针和第二探针使用射频RF信号与第二平台的所选择的探针无线通讯，所述射频RF信号具有至少一个大于3千兆赫的频率。
9.如权利要求1所述的装置，还包括一个或多个传感器，其提供所述第一平台相对于所述第二平台的取向的指示。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述信号调节器确定与所述第二平台的多个探针相关联的无线信号强度，并且其中，所述信号调节器基于所确定的无线信号强度确定所述第一平台相对于所述第二平台的取向的指示。
11.如权利要求1所述的装置，还包括：
传感器；
第一控制器，其电联接到所述传感器和所述第一平台的第一探针和第二探针，其中，所述第一控制器从所述传感器接收数据，并且使得所述第一平台的第一探针和第二探针基于所接收的数据发射调制的无线信号；以及
第二控制器，其电联接到所述信号调节器，其中，所述第二控制器经由所述信号调节器从所选择的探针接收调制的无线信号的指示，并且其中所述第二控制器基于所接收的指示确定来自所述传感器的数据。
12.如权利要求1所述的装置，其中，基于安装在所述第一平台和第二平台中的一个上的至少一个传感器确定所述取向，并且其中，所述至少一个传感器配置为检测所述第一平台和第二平台中的另一个的检测区域。
13.一种用于具有多个无线链路的旋转接头的方法，包括：
经由安装到第一平台的第一探针和第二探针朝向第二平台发送无线信号，其中，所述第二探针定位在至少离开第一探针一阈值距离处，以及多个探针安装到所述第二平台；
基于所述第一平台相对于所述第二平台的取向选择所述第二平台上的多个探针中的两个探针；以及
使用所选择的两个探针分别接收由所述第一平台上的第一探针和第二探针发送的无线信号，其中，使用所选择的两个探针中的一个接收由所述第一平台上的第一探针发送的无线信号，以及使用所选择的两个探针中的另一个接收由所述第一平台上的第二探针发送的无线信号，
其中，第一平台的探针使用极高频EHF带中的射频RF信号向第二平台的所选择的探针发送无线信号和/或从第二平台的所选择的探针接收第二无线信号。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
从传感器接收数据；以及
调制所述无线信号以指示来自所述传感器的数据。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
接收用于联接到所述第一平台的装置的操作指令；以及
调制所述第二无线信号以指示所述操作指令。
16.一种非瞬时性计算机可读介质，其存储有指令，所述指令在被计算装置的一个或多个处理器执行时使得计算装置执行操作，所述操作包括：
经由安装到转子平台的第一探针和第二探针向安装多个探针的定子平台发送无线信号，其中，所述第二探针定位在至少离开第一探针一阈值距离处；
基于转子平台相对于定子平台的取向选择定子平台中的多个探针中的两个探针；以及
使用所选择的两个探针分别接收由转子平台中的第一探针和第二探针发送的无线信号，其中，使用所选择的两个探针中的一个接收由转子平台中的第一探针发送的无线信号，以及使用所选择的两个探针中的另一个接收由转子平台中的第二探针发送的无线信号，
其中，转子平台的探针使用极高频EHF带中的射频RF信号向定子平台的所选择的探针发送无线信号和/或从定子平台的所选择的探针接收第二无线信号。
17.如权利要求16所述的非瞬时性计算机可读介质，其中，所述操作还包括：
当经由转子平台的第一探针和第二探针发送无线信号时，使用定子平台中的被选择的探针中的一个朝向转子平台发送第二无线信号；和
经由安装到转子平台的第一探针和第二探针中的对应一者接收第二无线信号。
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