JP7802103B2 - 高速デュアルチャネル無線非接触ロータリージョイントを備えた導波路装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１０月２０日に出願された米国特許出願第１５／７８９，５３３号に対する利益を主張し、該出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本明細書で別段の指示がない限り、本項で記載される資料は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、かつ、本項に含めることにより先行技術として認められるものでもない。

車両は、ドライバーからの入力がほとんどないか、または全くない状態であっても、車両が環境を通ってナビゲートする自律モードで動作するように構成され得る。そのような自律走行車は、車両が動作する環境に関する情報を検出するように構成されている１つ以上のセンサを含み得る。車両とそれに関連するコンピュータ実装コントローラは、検出された情報を使用して環境を通ってナビゲートする。たとえば、コンピュータ実装コントローラによって判定されるように、車両が障害物に近づいていることをセンサ（複数可）が検出した場合、コントローラは車両の方向制御を調整して、車両が障害物を迂回するようナビゲートする。

このようなセンサには、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスがある。ＬＩＤＡＲは、シーン全体を走査しながら環境特性への距離を能動的に推定し、環境シーンの三次元形状を示す点位置のクラウドを組み立てる。個々の点がレーザパルスを生成することにより、環境物体から反射され、戻ってくるパルスがあればそれを検出し、放射されたパルスと反射されたパルスとの受信との間の時間遅延に従って反射物体までの距離を判定することにより測定される。レーザまたはレーザのセットが、シーン全体にわたって高速かつ繰り返し走査され得、シーン内の反射物体までの距離に関する連続リアルタイム情報を提供する。ＬＩＤＡＲおよびその他のセンサは、大量のデータを作成し得る。このデータ、またはこのデータの変形を車両の様々なシステムに通信することが望ましい場合がある。

車両の様々なセンサとの間の信号の通信に使用され得る電気デバイスが開示されている。たとえば、１つ以上のセンサは、センサドームのような車両のルーフに取り付けられ得る。センサの動作中、センサは、回転プラットフォーム上に取り付けられるなどして回転され得る。センサおよびプラットフォームは回転しているが、センサが車両上の構成要素とデータ通信することが望ましい場合がある。したがって、回転センサと車両との間で信号を確実に通信するシステムを備えることが望ましい場合がある。

本開示のいくつかの実施形態は、車両を提供する。車両は、ロータリージョイントを経由して結合された２つの電気的結合器を含む。各電気的結合器は、外部信号に結合するように構成されているインターフェース導波路を含む。各電気的結合器はまた、インターフェース導波路とロータリージョイントの間で電磁信号を伝搬するように構成されている導波路セクションを備える。付加的に、ロータリージョイントは、一方の電気的結合器が他方の電気的結合器に対して回転できるように構成されている。ロータリージョイントの回転軸は、導波路セクションの一部の中心によって画定される。またさらに、ロータリージョイントは、電磁エネルギーが電気的結合器の導波路セクション間を伝搬することを可能にする。

本開示のいくつかの実施形態は、方法を提供する。方法は、電磁信号を第１のインターフェース導波路に結合することを含む。この方法はまた、第１のインターフェース導波路からの電磁信号を第１の導波路セクションに結合することを含む。この方法は、第１の導波路セクションからの電磁信号を、ロータリージョイントを経由して第２の導波路セクションに結合することをさらに含む。付加的に、この方法は、第２の導波路セクションからの電磁信号を第２のインターフェース導波路に結合することを含む。またさらに、この方法は、第２のインターフェース導波路から出た電磁信号を結合することを含む。

本開示のいくつかの実施形態は、通信システムを提供する。通信システムは、ロータリージョイントを含む。付加的に、通信システムは、第１の電気的結合器を含む。第１の電気的結合器は、外部信号に結合するように構成されている第１の複数のインターフェース導波路を含む。第１の電気的結合器はまた、第１の複数のインターフェース導波路とロータリージョイントとの間で電磁信号を伝搬するように構成されている第１の導波路セクションを含む。付加的に、第１の電気的結合器は、（ｉ）第１の導波路セクションに電磁信号を発射するように、および（ｉｉ）異なるモードが異なるインターフェース導波路に結合されるように、第１の導波路セクションからの電磁信号を、電磁信号の各々のモードに基づいて、第１の複数のインターフェース導波路のうちの特定のインターフェース導波路に選択的に結合するように構成されている第１のセプタムを含む。通信システムはまた、第２の電気的結合器を含む。第２の電気的結合器は、外部信号に結合するように構成されている第２の複数のインターフェース導波路を含む。第２の電気的結合器はまた、第２の複数のインターフェース導波路とロータリージョイントとの間で電磁信号を伝搬するように構成されている第２の導波路セクションを含む。付加的に、第２の電気的結合器は、（ｉ）第２の導波路セクションに電磁信号を発射するように、および（ｉｉ）異なるモードが異なるインターフェース導波路に結合されるように、第２の導波路セクションからの電磁信号の各々のモードに基づいて、第２の導波路セクションからの電磁信号を第２の複数のインターフェース導波路のうちの特定のインターフェース導波路に選択的に結合するように構成されている第２のセプタムを含み、ロータリージョイントが、第１の電気的結合器が第２の電気的結合器に対して回転し得るように構成され、回転軸が導波路の一部の中心によって画定され、ロータリージョイントが、第１の電気的結合器の第１の導波路セクションと第２の電気的結合器の第２の導波路セクションとの間での電磁エネルギーの伝搬を可能にする。

これらの態様ならびに他の態様、利点、および代替物は、当業者には、以下の詳細な説明を添付の図面を適宜参照して読み取ることにより明らかになるであろう。

自律走行車の一例を示す機能ブロック図である。 自律走行車の外観を示す図である。 導波路システムの一例を示す図である。 アンテナを有するマイクロチップの一例を示す図である。 ２本のアンテナを有するマイクロチップの一例を示す図である。 導波路のセプタムの一例を示す図である。 導波路システムの別の例を示す図である。 方法例を示す図である。

Ｉ．概要
車両の様々なセンサとの間に信号の通信を提供することが望ましい場合がある。たとえば、１つ以上のセンサが車両のルーフに取り付けられ得る。センサの動作中、センサは、回転プラットフォーム上に取り付けられるなどして、垂直軸を中心に回転（たとえば、３６０°）され得る。センサおよびプラットフォームは回転しているが、センサが車両上の構成要素とデータ通信することが望ましい場合がある。したがって、回転センサと車両との間で信号を確実に通信できるシステムを有することが望ましい場合がある。

プラットフォームデバイスの回転は、回転可能な各センサへの通信の送信および回転可能な各センサからの通信の受信において課題を提示し得る。特に、ケーブルを使用して回転可能なセンサに通信を送信し、および／または回転可能なセンサから通信を受信することは、たとえば、ケーブルが（たとえば、摩擦に起因する）損傷を受けるか、または回転可能なセンサの回転中に絡まってしまう可能性があるため、好ましくないであろう。

回転可能なセンサに通信を送信し、回転可能なセンサから通信を受信するように構成されている非接触電気的結合器が開示される。非接触電気的結合器は、車両に取り付けられるように構成されている車両電気的結合器と、回転可能なセンサに電気的に結合されているセンサ側電気的結合器とを含み得る。非接触電気的結合器は、無線周波数通信を通信するように構成され得る。いくつかの例では、無線周波数通信は、５０～１００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の間の波長を有する電磁エネルギーの形態をとり得る。他の様々な例では、電磁エネルギーは異なる周波数を有し得る。

車両側電気的結合器は、（ｉ）少なくとも１つの通信チップ、（ｉｉ）少なくとも１つのインターフェース導波路、（ｉｉｉ）第１のセプタム、および（ｉｖ）第１の導波路セクションを含み得る。同様に、センサ側電気的結合器は、（ｉ）少なくとも１つの通信チップ、（ｉｉ）少なくとも１つのインターフェース導波路、（ｉｉｉ）第２のセプタム、および（ｉｖ）第２の導波路セクションを含み得る。２つのセクション間の通信を送信するために、２つの導波路セクションは、ロータリージョイントを形成し得る。

本明細書では、「ロータリージョイント」は、導波路の一方のセクションが他方のセクションに対して回転することを可能にし、また望ましくない損失を発生することなく、電磁エネルギーが２つのセクション間の導波路の長さに沿って伝搬することを可能にする機構（または、その欠如）を参照する場合がある。本質的に、ロータリージョイントは２つの導波路セクションを電気的に結合する。いくつかの例では、ロータリージョイントは、エアギャップ（たとえば、約２ミリメートル（ｍｍ）に等しい導波路セクションの各々の端部間のエアギャップ）の形態をとり得る。実際には、本導波路システムの一部は車両に取り付けられ、他の部分はセンサユニットに取り付けられ得る。センサユニットが車両に取り付けられると、導波路の２つの部分がエアギャップを形成しながら、互いに近接され得る。導波路システムの動作中、センサユニットの振動および回転が、エアギャップの間隔および導波路セクションの整列を変化させ得る。本システムは、機能性を維持しながら、２つの導波路セクションが互いに対してある程度動くことを可能にする。

別の例として、ロータリージョイントは、２つの導波路セクション間で結合し、垂直軸または複数の軸の周りの一方または両方のセクションの回転をサポートするように構成されている誘電体導波路または他の構成要素の形態をとり得る。そのような例では、誘電体導波路または他の構成要素は、２つのセクションを整列させるように構成され得る（たとえば、同じ垂直軸が両方のセクションの中心を通過するように整列され得る）。ただし、これらの例やその他の例では、２つのセクションが整列されていないシナリオがあり得る。たとえば、導波路システムは、２つの中心が最大で約１ｍｍまで、または、ことによると、異なる実施形態では、別の最大値までのずれを有する状態で確実に動作し得る。

導波路セクションは、様々な形態をとり得る。たとえば、いくつかの実施形態では、導波路セクションは、円形の導波路セクション、または別のタイプの湾曲した導波路セクションであり得る。他の実施形態では、導波路セクションは、正方形の導波路セクション、長方形の導波路セクション、または別のタイプの多角形の導波路セクションであり得る。他の導波路セクション形状も可能である。

２つのセクションが整列している場合、一方の導波路セクションの他方のセクションに対する回転は、導波路の中心軸を中心とした回転であり得る。しかし、いくつかの実施形態では、２つのセクションが整列されていなくても、一方のセクションが他方のセクションに対して回転し得る。本システムは、車両側とセンサ側を有するものとして説明されるが、実際には、システムは相互であり得る。相互システムは、順方向および逆方向で動作するときに同様の動作をする。したがって、車両側、センサ側、送信、および受信という用語は、様々な例で互換的に使用され得る。

導波路システムの動作中に、電磁信号が通信チップによって生成され得る。通信チップは、統合アンテナを含み得る。このアンテナは、チップの外部に電磁信号を送信する。この送信された信号は、インターフェース導波路に結合され得る。インターフェース導波路は、通信チップとの間で信号を効率的に結合するように設計され得る。インターフェース導波路は、電磁信号を導波路に結合するようにさらに構成され得る。導波路は、導波路内で伝搬モードを発射するように構成されているセプタムを含み得る。伝搬モードは、電磁信号を導波路の長さ方向に伝搬させ得る。導波路は、ロータリージョイントによって結合された２つのセクションを有し得る。

電磁エネルギーがロータリージョイントを横切った後、第２のセプタムに遭遇し得る。第２のセプタムは、伝搬モードに電磁エネルギーを第２のインターフェース導波路に結合させ得る。第２のインターフェース導波路は、第２のインターフェース導波路から出た電磁エネルギーを別の通信チップ内に配置されるアンテナに結合し得る。したがって、２つの通信チップは、ロータリージョイントおよび導波路を経由して互いに通信し得る。本システムは、様々なインターフェース導波路の入力ポート間に高い絶縁性を有し得る。実際には、信号が車両側（またはセンサ側）の第１のインターフェース導波路に注入された場合、同じ側の他のインターフェース導波路は、インターフェース導波路に注入された信号をまったく（または非常に小さい割合でしか）認識しない。したがって、ロータリージョイントの同じ側にあるインターフェース導波路からもう一方のインターフェース導波路への信号「スピルオーバー」は、非常に小さいか、存在しない。

例示的な自律走行車が、図１～図２に関連して以下に説明され、例示的で回転可能な導波路システムが、図３～図７に関連して以下に説明される。

ＩＩ．自律走行車システムの例
例示的な実施形態では、例示的な自律走行車システムは、１つ以上のプロセッサ、１つ以上の形態のメモリ、１つ以上の入力デバイス／インターフェース、１つ以上の出力デバイス／インターフェース、および１つ以上のプロセッサによって実行されるとき、上述した様々な機能、タスク、能力などをシステムに実行させる機械可読命令を含み得る。

本開示の範囲内の例示的なシステムは、以下でより詳細に説明される。例示的なシステムは、自動車に実装され得、または自動車の形態をとり得る。しかしながら、システムの例はまた、車、トラック、オートバイ、バス、ボート、飛行機、ヘリコプター、芝刈り機、アースムーバ、ボート、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具、建設機械、トラム、ゴルフカート、電車、トロリー、などの、他の車両に実装され得、または他の車両の形態をとり得る。他の車両も同じく可能である。

図１は、例示的な実施形態による車両１００を示す機能ブロック図である。車両１００は、完全にまたは部分的に自律モードで動作するように構成され、したがって、「自律走行車」と呼ばれることがある。たとえば、コンピュータシステム１１２は、車両１００のための制御システム１０６への制御命令を介して、自律モードにある間、車両１００を制御し得る。コンピュータシステム１１２は、１つ以上のセンサシステム１０４から情報を受信し、自動化方式で受信した情報に基づいて、１つ以上の制御プロセス（検出された障害物を回避するように向きを設定するなど）をベースにし得る。

自律走行車１００は、完全自律型または部分的自律型であり得る。部分的自律型走行車では、いくつかの機能は、任意選択的に、一時的にまたは常時、手動で（たとえば、運転者によって）制御され得る。さらに、部分的自律型走行車は、完全手動動作モードと、部分的自律型および／または完全自律型動作モードとの間で切り替わるように構成され得る。

車両１００は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、１つ以上の周辺機器１０８、電源１１０、コンピュータシステム１１２、およびユーザインターフェース１１６を含む。車両１００は、より多く、またはより少ないサブシステムを含むことができ、各サブシステムは、任意選択的に複数の構成要素を含み得る。さらに、車両１００のサブシステムおよび構成要素の各々は、相互に接続され得、および／または通信中であり得る。したがって、本明細書に記載された車両１００の１つ以上の機能は、任意選択的に、追加の機能的または物理的構成要素の間で分割されてもよく、またはより省略された機能的または物理的構成要素に結合され得る。いくつかのさらなる実施例では、追加の機能的および／または物理的構成要素が、図１によって図示された実施例に追加され得る。

推進システム１０２は、車両１００に動力運動を提供するように動作可能な構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、エンジン／モータ１１８、エネルギー源１１９、トランスミッション１２０、およびホイール／タイヤ１２１を含む。エンジン／モータ１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換する。いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、任意選択的に、エンジンおよび／またはモータの一方または両方を含み得る。たとえば、ガス－電気ハイブリッド車両は、ガソリン／ディーゼルエンジンと電気モータの両方を含み得る。

エネルギー源１１９は、電気エネルギーおよび／または化学エネルギーなどのエネルギー源を表し、それは、その全部または一部が、エンジン／モータ１１８に電力を供給し得る。すなわち、エンジン／モータ１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換してトランスミッションを作動させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、エネルギー源１１９は、ガソリン、ディーゼル、他の石油系燃料、プロパン、他の圧縮ガスベースの燃料、エタノール、ソーラーパネル、バッテリー、コンデンサー、フライホイール、回生ブレーキシステム、および／または他の電力源などを含み得る。エネルギー源１１９は、車両１００の他のシステムにエネルギーを提供することもできる。

トランスミッション１２０は、エンジン／モータ１１８からホイール／タイヤ１２１に機械的動力を伝達するのに適した適切なギアおよび／または機械的要素を含む。いくつかの実施形態では、トランスミッション１２０は、ギアボックス、クラッチ、ディファレンシャル、ドライブシャフト、および／または車軸（複数可）などを含む。

ホイール／タイヤ１２１は、車両１００が移動する道路などの表面に摩擦牽引力を与えながら、車両１００を安定して支持するように配置される。したがって、ホイール／タイヤ１２１は、車両１００の性質に応じて構成および配置される。たとえば、ホイール／タイヤは、一輪車、自転車、オートバイ、三輪車、または自動車／トラックの四輪形式として配置され得る。６つ以上のホイールを含むものなど、他のホイール／タイヤ形状も可能である。車両１００のホイール／タイヤ１２１の任意の組み合わせは、他のホイール／タイヤ１２１に対して差動的に回転するように動作可能であり得る。ホイール／タイヤ１２１は、任意選択的に、トランスミッション１２０にしっかりと取り付けられた少なくとも１つのホイールと、走行面と接触する対応するホイールのリムに結合された少なくとも１つのタイヤとを含み得る。ホイール／タイヤ１２１は、金属とゴムの任意の組み合わせ、および／または他の材料または材料の組み合わせを含み得る。

センサシステム１０４は、一般に、車両１００の周辺環境に関する情報を検出するように構成されている１つ以上のセンサを含む。たとえば、センサシステム１０４は、全地球測位システム（ＧＰＳ）１２２、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４、ＲＡＤＡＲユニット１２６、レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８、カメラ１３０、および／またはマイクロフォン１３１を含み得る。センサシステム１０４はまた、車両１００の内部システムを監視するように構成されているセンサ（たとえば、Ｏ_２モニタ、燃料計、エンジンオイル温度、ホイール速度センサなど）を含み得る。センサシステム１０４に含まれる１つ以上のセンサは、１つ以上のセンサの位置および／または向きを修正するために、別々におよび／または集合的に作動されるように構成され得る。

ＧＰＳ１２２は、車両１００の地理的位置を推定するように構成されているセンサである。この目的のために、ＧＰＳ１２２は、地球に対する車両１００の位置に関する情報を提供するように動作可能なトランシーバを含み得る。

ＩＭＵ１２４は、慣性加速度に基づいて車両１００の位置および向きの変化を感知するように構成されているセンサ（たとえば、加速度計およびジャイロスコープ）の任意の組み合わせを含み得る。

ＲＡＤＡＲユニット１２６は、車両１００のローカル環境内の物体を感知するために無線信号を利用するシステムを表し得る。いくつかの実施形態では、物体を感知することに加えて、ＲＡＤＡＲユニット１２６および／またはコンピュータシステム１１２は、物体の速度および／または向きを感知するように追加的に構成され得る。

同様に、レーザ距離計またはＬＩＤＡＲユニット１２８は、レーザを使用して車両１００が配置されている環境内の物体を感知するように構成されている任意のセンサであり得る。レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８は、他のシステム構成要素の中でもとりわけ、１つ以上のレーザ源、レーザスキャナ、および１つ以上の検出器を含み得る。レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８は、（たとえば、ヘテロダイン検出を使用して）コヒーレントまたはインコヒーレント検出モードで動作するように構成され得る。

カメラ１３０は、車両１００の周辺環境の複数の画像を捕捉するように構成されている１つ以上のデバイスを含み得る。カメラ１３０は、スチルカメラまたはビデオカメラであり得る。いくつかの実施形態では、カメラ１３０は、カメラが取り付けられたプラットフォームを回転および／または傾斜させることなどにより、機械的に移動可能であり得る。このように、車両１００の制御プロセスは、カメラ１３０の動きを制御するように実装され得る。

センサシステム１０４はまた、マイクロフォン１３１を含み得る。マイクロフォン１３１は、車両１００の周辺環境からの音を捕捉するように構成され得る。あるケースにおいては、複数のマイクロフォンをマイクアレイとして、または場合によっては複数のマイクアレイとして配置され得る。

制御システム１０６は、車両１００およびその構成要素の加速を調節する動作（複数可）を制御するように構成される。加速をもたらすために、制御システム１０６は、ステアリングユニット１３２、スロットル１３４、ブレーキユニット１３６、センサフュージョンアルゴリズム１３８、コンピュータビジョンシステム１４０、ナビゲーション／経路指定システム１４２、および／または障害物回避システム１４４などを含む。

ステアリングユニット１３２は、車両１００の向きを調整するように動作可能である。たとえば、ステアリングユニットは、車両の方向転換を効果的に行うように、１つ以上のホイール／タイヤ１２１の軸（または複数の軸）を調整し得る。スロットル１３４は、たとえば、エンジン／モータ１１８の動作速度を制御し、次に、トランスミッション１２０およびホイール／タイヤ１２１を介して車両１００の前進加速度を調整するように構成される。ブレーキユニット１３６は、車両１００を減速させる。ブレーキユニット１３６は、摩擦を使用して、ホイール／タイヤ１２１を減速させ得る。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット１３６は、回生ブレーキプロセスによってホイール／タイヤ１２１を誘導的に減速して、ホイール／タイヤ１２１の運動エネルギーを電流に変換する。

センサフュージョンアルゴリズム１３８は、センサシステム１０４からのデータを入力として受け入れるように構成されているアルゴリズム（またはアルゴリズムを記憶するコンピュータプログラム製品）である。データは、たとえば、センサシステム１０４のセンサで感知された情報を表すデータを含み得る。センサフュージョンアルゴリズム１３８は、たとえば、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワークなどを含み得る。センサフュージョンアルゴリズム１３８は、センサシステム１０４からのデータに基づいて、車両の周辺環境に関する評価を提供する。いくつかの実施形態では、評価は、車両１００の周辺環境における個々の物体および／または特性評価、特定の状況の評価、および／または特定の状況に基づく車両１００と環境における特性との間の干渉の潜在性の評価（たとえば、衝突および／または衝突の予測など）を含み得る。

コンピュータビジョンシステム１４０は、カメラ１３０によって捕捉された画像を処理および分析して、車両１００の周辺環境内の物体および／または特性を識別し得る。検出された特性／物体は、交通信号、道路の境界、他の車両、歩行者、および／または障害物などを含み得る。コンピュータビジョンシステム１４０は、任意選択的に、物体認識アルゴリズム、多視点三次元復元（ＳＦＭ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）アルゴリズム、ビデオトラッキング、および／または利用可能なコンピュータビジョン技術を採用して、検出された特性／物体の分類および／または識別を効果的に行い得る。いくつかの実施形態では、コンピュータビジョンシステム１４０は、環境をマッピングし、知覚された物体を追跡し、物体の速度推定などのために付加的に構成され得る。

ナビゲーションおよび経路指定システム１４２は、車両１００の走行経路を決定するように構成される。たとえば、ナビゲーションおよび経路指定システム１４２は、たとえば、ユーザインターフェース１１６を介したユーザ入力に従って設定することができ、最終目的地に至る車道ベースの経路に沿って一般的に車両を前進させながら、知覚された障害物を実質的に回避する経路に沿って車両の移動を効果的に行うために、一連の速度および方向的向きを決定することができる。ナビゲーションおよび経路指定システム１４２は付加的に、知覚された障害物、交通パターン、天候／道路状況などに基づいて、車両１００が動作している間に、走行経路を動的に更新するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ナビゲーションおよび経路指定システム１４２は、車両１００の走行経路を決定するために、センサフュージョンアルゴリズム１３８、ＧＰＳ１２２、および１つ以上の所定のマップからのデータを組み込むように構成され得る。

障害物回避システム１４４は、車両１００の周辺環境内の潜在的な障害物を識別、評価、および回避、またはうまくいかなければ交渉するように構成されている制御システムを表し得る。たとえば、障害物回避システム１４４は、制御システム１０６内の１つ以上のサブシステムを操作して、旋回操縦、方向転換操縦、制動操縦などを行うことにより、車両のナビゲーションに変化をもたらし得る。いくつかの実施形態では、障害物回避システム１４４は、周囲の交通パターン、道路状況等に基づいて、実行可能な（「利用可能な」）障害物回避操縦を自動的に決定するように構成される。たとえば、障害物回避システム１４４は、他のセンサシステムが、旋回するであろう車両に隣接する領域内にある車両、建設障壁、他の障害物等を検出した場合に、旋回操縦が行われないように構成され得る。いくつかの実施形態では、障害物回避システム１４４は、利用可能な操作であり、かつ車両内の乗員の安全を最大限に配慮した操作の両方を自動的に選択し得る。たとえば、障害物回避システム１４４は、車両１００の乗員室内の加速度が最小となるように予測される回避操縦を選択し得る。

車両１００はまた、車両１００と外部センサ、他の車両、他のコンピュータシステム、および／または車両１００の乗員などのユーザとの間の相互作用を可能にするように構成されている周辺機器１０８を含む。たとえば、乗員、外部システム等から情報を受信するための周辺機器１０８は、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、および／またはスピーカ１５２を含み得る。

いくつかの実施形態では、周辺機器１０８は、車両１００のユーザがユーザインターフェース１１６と相互作用するための入力を受信するように機能する。この目的のために、タッチスクリーン１４８は、車両１００のユーザに情報を提供することと、タッチスクリーン１４８を介して示されたユーザからの情報をユーザインターフェース１１６に伝えることとの両方が可能である。タッチスクリーン１４８は、静電容量感知、抵抗感知、光学感知、表面音響派プロセスなどを介して、ユーザの指（またはスタイラスなど）からのタッチ位置およびタッチジェスチャの両方を感知するように構成され得る。タッチスクリーン１４８は、タッチスクリーン表面に平行な方向または平面的な方向、タッチスクリーン表面に法線方向、またはその両方での指の動きを感知することができ、タッチスクリーン表面に加えられる圧力のレベルを感知することもできる。車両１００の乗員はまた、音声コマンドインターフェースを利用し得る。たとえば、マイクロフォン１５０は、車両１００のユーザから音声（たとえば、音声コマンドまたは他の音声入力）を受信するように構成され得る。同様に、スピーカ１５２は、車両１００のユーザに音声を出力するように構成され得る。

いくつかの実施形態では、周辺機器１０８は、車両１００と、車両の周辺環境内のデバイス、センサ、他の車両などの外部システム、および／または交通情報、気象情報などの車両の周辺に関する有用な情報を提供する車両から物理的に離れた位置にあるコントローラ、サーバなどの外部システムとの間の通信を可能にするように機能する。たとえば、無線通信システム１４６は、１つ以上のデバイスと直接または通信ネットワークを介して無線通信できる。無線通信システム１４６は、任意選択的に、ＣＤＭＡ、ＥＶＤＯ、ＧＳＭ／ＧＰＲＳなどの３Ｇセルラ通信、またはＷｉＭＡＸまたはＬＴＥなどの４Ｇセルラ通信を使用し得る。付加的に、または代替的に、無線通信システム１４６は、たとえばＷｉＦｉを使用して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信し得る。いくつかの実施形態では、無線通信システム１４６は、たとえば、赤外線リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、および／またはＺｉｇＢｅｅを使用して、デバイスと直接通信し得る。無線通信システム１４６は、車両および／または路側ステーション間の公共および／または私的データ通信を含み得る１つ以上の専用狭域通信（ＤＳＲＣ）デバイスを含み得る。様々な車両通信システムなど、信号に埋め込まれた情報を送受信するための他の無線プロトコルも、本開示の文脈内で無線通信システム１４６によって採用され得る。

上記のように、電源１１０は、周辺機器１０８、コンピュータシステム１１２、センサシステム１０４などの、車両１００の電子機器などの構成要素に電力を供給し得る。電源１１０は、たとえば、様々な電力を供給された構成要素に電気エネルギーを貯蔵および放電するために充電可能なリチウムイオン電池または鉛酸電池を含み得る。いくつかの実施形態では、電池の１つ以上のバンクは、電力を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、電源１１０およびエネルギー源１１９は、いくつかの全電気自動車のように、共に実装され得る。

車両１００の機能の多くまたはすべては、センサシステム１０４、周辺機器１０８などからの入力を受信して、適切な制御信号を推進システム１０２、制御システム１０６、周辺機器などに通信して、周囲に基づいて車両１００の自動動作を効果的に行うコンピュータシステム１１２を介して制御され得る。ここで、コンピュータシステム１１２は、データストレージ１１４などの非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令１１５を実行する少なくとも１つのプロセッサ１１３（少なくとも１つのマイクロプロセッサを含み得る）を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、車両１００の個々の構成要素またはサブシステムを分散方式で制御するように機能し得る複数のコンピューティングデバイスを表し得る。

いくつかの実施形態では、データストレージ１１４は、図１に関連して上述したものを含めて、車両１００の様々な機能を実行するためにプロセッサ１１３によって実行可能な命令１１５（たとえばプログラム論理）を含んでいる。データストレージ１１４は、同様に、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、および周辺機器１０８のうちの１つ以上に、データを送信するため、データを受信するため、データと相互作用するため、および／または制御するための命令を含む、追加の命令を含み得る。

命令１１５に加えて、データストレージ１１４は、他の情報のうち、とりわけ、道路地図、経路情報などのデータを記憶し得る。そのような情報は、自律モード、半自律モード、および／または手動モードでの車両１００の動作中に車両１００およびコンピュータシステム１１２によって使用され、最終目的地への利用可能な道路を選択し、センサシステム１０４などからの情報を解釈する。

車両１００および関連するコンピュータシステム１１２は、車両１００の車内の乗員などの車両１００のユーザに情報を提供し、および／または車両１００のユーザから入力を受信する。ユーザインターフェース１１６は、それに応じて、コンピュータシステム１１２と車両の乗員との間の通信を可能にするために、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、および／またはスピーカ１５２など、周辺機器１０８のセット内に１つ以上の入力／出力デバイスを含み得る。

コンピュータシステム１１２は、車両および／または環境条件を示す様々なサブシステム（たとえば、推進システム１０２、センサシステム１０４、および／または制御システム１０６）から受信した入力、ならびにユーザの好みを示すユーザインターフェース１１６からの入力に基づいて、車両１００の動作を制御する。たとえば、コンピュータシステム１１２は、制御システム１０６からの入力を利用して、センサシステム１０４および障害物回避システム１４４によって検出された障害物を回避するようにステアリングユニット１３２を制御し得る。コンピュータシステム１１２は、車両１００およびそのサブシステムの多くの態様を制御するように構成され得る。しかし、一般的に、緊急時または単にユーザが起動したオーバーライドに応答するような場合は、自動化されたコントローラ駆動の動作を手動でオーバーライドするための規定が設けられている。

本明細書に記載された車両１００の構成要素は、それぞれのシステム内またはシステム外の他の構成要素と相互に連結して動作するように構成され得る。たとえば、カメラ１３０は、自律モードで動作している間、車両１００の環境に関する情報を表す複数の画像を捕捉し得る。環境は、他の車両、信号機、交通標識、道路標識、歩行者などを含み得る。コンピュータビジョンシステム１４０は、センサフュージョンアルゴリズム１３８、コンピュータシステム１１２などと協調して、データストレージ１１４に予め記憶された物体認識モデルに基づいて、および／または他の技術によって、環境の様々な態様を分類および／または認識し得る。

車両１００は、車両１００の様々な構成要素、たとえば、無線通信システム１４６、コンピュータシステム１１２、データストレージ１１４、およびユーザインターフェース１１６を車両１００に統合して有するものとして図１に記載および図示されているが、これらの構成要素のうちの１つ以上は、任意選択的に、車両１００とは別個に取り付け、または関連付けされ得る。たとえば、データストレージ１１４は、たとえばクラウドベースのサーバ内などのように、車両１００から分離して、部分的にまたは完全に存在し得る。したがって、車両１００の機能要素の１つ以上は、別々にまたは共に配置されたデバイス要素の形態で実装され得る。車両１００を構成するデバイス要素は、一般に、有線および／または無線方式で共に通信可能に結合され得る。

図２は、図１を参照して車両１００に関連して説明された機能の一部またはすべてを含み得る例示的な車両２００を示す。車両２００は、例示の目的で四輪セダンタイプの車として図２に示されているが、本開示はそのように限定されない。たとえば、車両２００は、トラック、バン、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、または農業車両などを表し得る。

例示的な車両２００は、センサユニット２０２、無線通信システム２０４、ＲＡＤＡＲユニット２０６、レーザ距離計ユニット２０８、およびカメラ２１０を含む。さらに、例示的な車両２００は、図１の車両１００に関連して説明された構成要素のいずれかを含み得る。ＲＡＤＡＲユニット２０６および／またはレーザ距離計ユニット２０８は、潜在的な障害物の存在について周辺環境を能動的に走査することができ、車両１００のＲＡＤＡＲユニット１２６および／またはレーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８と同様のものであり得る。

センサユニット２０２は、車両２００の上部に取り付けられ、車両２００の周辺環境に関する情報を検出し、情報の表示を出力するように構成されている１つ以上のセンサを含む。たとえば、センサユニット２０２は、カメラ、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、距離計、および音響センサの任意の組み合わせを含み得る。センサユニット２０２は、センサユニット２０２内の１つ以上のセンサの向きを調整するように動作可能であり得る１つ以上の可動マウントを含み得る。一実施形態では、可動マウントは、車両２００の周囲の各方向から情報を得るようにセンサを走査することができる回転プラットフォームを含み得る。別の実施形態では、センサユニット２０２の可動マウントは、角度および／または方位の特定の範囲内での走査方式で移動可能であり得る。センサユニット２０２は、たとえば、自動車のルーフの上に取り付けられ得るが、他の取り付け位置も可能である。付加的に、センサユニット２０２のセンサは、異なる場所に分散され得、１つの場所に配置されなくてもよい。いくつかの見込みセンサタイプと取り付け位置には、ＲＡＤＡＲユニット２０６とレーザ距離計ユニット２０８が含まれる。さらに、センサユニット２０２の各センサは、センサユニット２０２の他のセンサとは独立して移動または走査されるように構成され得る。

例示的な構成では、１つ以上のＲＡＤＡＲスキャナ（たとえば、ＲＡＤＡＲユニット２０６）は、車２００の前方付近に配置され得、無線反射物体の存在を、車両２００の前方の領域を能動的に走査する。ＲＡＤＡＲスキャナは、たとえば、車両２００の他の特性によって閉塞されることなく、車両２００の前進経路を含む領域を照らすのに適した場所に配置され得る。たとえば、ＲＡＤＡＲスキャナは、フロントバンパー、フロントヘッドライト、カウル、および／またはボンネットなどに埋め込まれるか、またはその近くに取り付けられるように配置され得る。さらに、１つ以上の追加のＲＡＤＡＲ走査デバイスは、たとえば、リアバンパー、サイドパネル、ロッカーパネル、および／または足回りなどにそのようなデバイスを含むことによって、無線反射物体の存在を、車両２００の側面および／または後部を能動的に走査するように配置され得る。

無線通信システム２０４は、図２に示されるように、車両２００のルーフに配置され得る。あるいは、無線通信システム２０４は、完全にまたは部分的に、他の場所に配置され得る。無線通信システム２０４は、車両２００の外部または内部のデバイスと通信するように構成され得る無線送信機および受信機を含み得る。具体的には、無線通信システム２０４は、たとえば、車両通信システムまたは道路ステーションにおいて、他の車両および／またはコンピューティングデバイスと通信するように構成されている送信機を含み得る。そのような車両通信システムの例は、専用の短距離通信（ＤＳＲＣ）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、およびインテリジェント輸送システムに向けに提案されている他の通信規格を含む。

カメラ２１０は、車両２００の環境の複数の画像を捕捉するように構成されている、スチルカメラ、ビデオカメラなどの感光性機器であり得る。この目的のために、カメラ２１０は、可視光を検出するように構成され得、付加的または代替的に、赤外光または紫外光などのスペクトルの他の部分からの光を検出するように構成され得る。カメラ２１０は、二次元検出器とすることができ、任意選択的に、感度の三次元空間範囲を有し得る。いくつかの実施形態では、カメラ２１０は、たとえば、カメラ２１０から環境内のいくつかの点までの距離を示す二次元画像を生成するように構成されている距離検出器を含み得る。この目的のために、カメラ２１０は、１つ以上の範囲検出技術を使用し得る。

たとえば、カメラ２１０は、車両２００が環境中の物体にグリッドまたはチェッカーボードパターンなどの所定の光パターンを照射し、カメラ２１０を用いて周辺環境からの所定の光パターンの反射を検出する構造化光技術を用いて、距離情報を提供し得る。反射光パターンの歪みに基づいて、車両２００は、物体上の点までの距離を決定し得る。所定の光パターンは、赤外光、またはそのような測定に適した他の波長の放射線で構成され得る。

カメラ２１０は、車両２００のフロントガラスの内側に取り付けられ得る。具体的には、カメラ２１０は、車両２００の向きに対して前方から見た画像を捕捉するように配置され得る。カメラ２１０の他の取り付け位置および視野角もまた、車両２００の内側または外側のいずれかで使用され得る。さらに、カメラ２１０は、調整可能な視野を提供するように動作可能な関連する光学系を有し得る。さらに、カメラ２１０は、パン／チルト機構などを介して、カメラ２１０のポインティング角度を変えるために可動マウントを用いて車両２００に取り付けられ得る。

ＩＩＩ．通信システムの例
あるケースにおいては、図２に関連して上述したセンサユニット２０２は、ＬＩＤＡＲ、ＲＡＤＡＲ、他の光学センサ、および／または他のセンサなどの様々なセンサを含み得る。センサの動作中、センサユニットと車両の様々なシステムとの間で大量のデータを通信することが望ましい場合がある。

センサユニットは、垂直軸の周りを回転する（たとえば、３６０°）ように構成されている回転可能なセンサのセットを含み得る。さらに、回転可能なセンサデバイスは、回転可能なセンサユニットに通信を送信し、回転可能なセンサユニットから通信を受信するように構成されている非接触電気結合を含み得る。たとえば、通信は、センサユニットとの間で送受信されるデータであり得る。

図３は、非接触電気結合を形成する例示的な導波路システム３００を示す。例示的な導波路システム３００は、代表的な導波路セクションとして円形の導波路セクションを含むが、上述のように、他の導波路システムにおいて他のタイプおよび形状の導波路セクションも可能である。特に、導波路システム３００は、第１の円形導波路セクション３０２Ａおよび第２の円形導波路セクション３０２Ｂを含む。第１の円形導波路セクション３０２Ａおよび第２の円形導波路セクション３０２Ｂは、ロータリージョイント３０４を経由して電気的に結合され得る。ロータリージョイント３０４において、第１の円形導波路セクション３０２Ａおよび第２の円形導波路セクション３０２Ｂは、導波路の円形部分の中心軸を基準にしてほぼ整列され得る。

システム３００を形成する導波路は、金属材料、金属表面がメッキされた非金属材料、誘電体材料、これらの材料の組み合わせ、または電磁信号の伝搬を抑制および可能にする電磁特性を有する他の材料で構造化され得る。

様々な実施形態では、ロータリージョイント３０４は、様々な形態をとり得る。図に示されるように、ロータリージョイント３０４は、エアギャップであり得る。たとえば、第１の円形導波路セクション３０２Ａおよび第２の円形導波路セクション３０２Ｂは、電磁エネルギーが５０ＧＨｚ～１００ＧＨｚの間である場合、１～３ミリメートル（ｍｍ）程度のエアギャップによって分離され得る。エアギャップは１ｍｍ～３ｍｍである必要はない。いくつかの実施例では、エアギャップは、より大きく、またはより小さくなり得る。実際には、本導波路システムの一部は車両に取り付けられ、他の部分はセンサユニットに取り付けられ得る。センサユニットが車両に取り付けられると、導波路の２つの部分がエアギャップを形成しながら、互いに近接され得る。導波路システムの動作中、センサユニットの振動および回転が、エアギャップの間隔および導波路セクションの整列を変化させ得る。

他の例に関して前述したように、ロータリージョイント３０４は、第１の円形導波路セクション３０２Ａと第２の円形導波路セクション３０２Ｂとの間の物理的接続を含み得る。物理的接続は、第１の円形導波路セクション３０２Ａおよび第２の円形導波路セクション３０２Ｂの端部の当接であり得る。いくつかの追加の例では、ロータリージョイント３０４は、他の構成要素も含み得る。たとえば、ロータリージョイント３０４は、回転を可能にしながら、第１の円形導波路セクション３０２Ａと第２の円形導波路セクション３０２Ｂとを整列させるのに役立つ、ベアリングスリーブ、スリップリング、または同様の構造物などのいくつかの追加構成要素を含み得る。

第１の円形導波路セクション３０２Ａは、インターフェース導波路３０６Ａおよび３０６Ｃとして示される複数のインターフェース導波路に結合され得る。第２の円形導波路セクション３０２Ｂはまた、インターフェース導波路３０６Ｂおよび３０６Ｄとして示される複数のインターフェース導波路に結合され得る。

各インターフェース導波路は、チップアンテナを有する通信チップに結合され得る。たとえば、インターフェース導波路３０６Ａは、チップアンテナ３１０Ａを経由して通信チップ３０８Ａに結合され、インターフェース導波路３０６ｂは、チップアンテナ３１０Ｂを経由して通信チップ３０８Ｂに結合され、インターフェース導波路３０６Ｃは、チップアンテナ３１０Ｃを経由して通信チップ３０８Ｃに結合され、およびインターフェース導波路３０６Ｄは、チップアンテナ３１０Ｄを経由して通信チップ３０８Ｄに結合される。いくつかの例では、単一の通信チップは複数のアンテナを有し、したがって、（図６に関して示されるように）単一のチップが複数のインターフェース導波路に結合され得る。

第１の円形導波路セクション３０２Ａは、セプタム３１２Ａを含み得、第２の円形導波路セクション３０２Ｂは、セプタム３１２Ｂを含み得る。各セプタムは、インターフェース導波路が円形導波路に結合する場所の中心によって画定される平面上に垂直に整列され得る。本質的に、セプタムは、インターフェース導波路の開口部間の円形導波路の壁を形成し得る。

そのように構成されるため、例示的な導波路システム３００は、いくつかの実施形態においては、通信チップ３０８Ａおよび３０８Ｃがインターフェース導波路および円形導波路セクションを経由して通信チップ３０８Ｄおよび３０８Ｄと通信できるように動作し得る。たとえば、通信チップ３０８Ａおよび３０８Ｃは各々、アンテナ３１０Ａおよび３１０Ｃを介して、各々信号を送信し得る。チップ３０８Ａからの信号は、インターフェース導波路３０６Ａに結合され、それを通じて伝搬し得、チップ３０８Ｃからの信号は、インターフェース導波路３０８Ｃに結合され、それを通じて伝搬し得る。これらのインターフェース導波路の各々は、同様に、２つの信号を円形導波路セクション３０２Ａに効率的に結合し得る。

上述の説明に沿って、セプタム３１２Ａは２つの信号の各々に直交モードを持たせ、その後、２つの信号は円形導波路の長さを下って、ロータリージョイントを通過して、セプタム３１２Ｂに伝搬し得る。この時点で直交モードを有する２つの信号は、セプタム３１２Ｂが信号を分割し、次いで、一方をインターフェース導波路３０６Ｂに結合し、他方をインターフェース導波路３０６Ｄに結合することを可能にし得る。次に、信号は、各々のインターフェース導波路を通じて伝搬し、それぞれアンテナ３１０Ｂおよび３１０Ｄを介して信号を受信する通信チップ３０８Ｂおよび３０８Ｄに結合され得る。

図４Ａは、アンテナ４０４を有する例示的なマイクロチップ４０２を示す。アンテナ４０４は、マイクロチップ４０２から出入りする信号を通信するためにマイクロチップ４０２によって使用され得る。多くの場合、特に無線周波数では、マイクロチップとの間のインターフェースは非効率的で、および、または設計が難しくなり得る。したがって、チップ通信を改善するために、マイクロチップは、マイクロチップの外部の構成要素に信号を通信できるアンテナを含み得る。

従来のシステムでは、外部構成要素は、マイクロチップのアンテナによって出力された信号を受信するアンテナを有し得る（または外部アンテナは、マイクロチップのアンテナによって受信される信号を送信することができる）。本システムは、導波路を使用して、マイクロチップのアンテナによって送信された電磁エネルギーを直接収集する。導波路を使用してエネルギーを収集することにより、システムが、マイクロチップからの信号を他の様々な構成要素に効率的な方法で通信可能になり得る。

図４Ｂは、２つのアンテナ４５４Ａおよび４５４Ｂを有する例示的なマイクロチップ４５２を示す。例示的なマイクロチップ４５２はまた、２つのアンテナ４５４Ａと４５４Ｂとの間に位置する接地部分４５６を含む。マイクロチップ４５２は、２つ（またはそれ以上）のアンテナを含み得、その各々は、マイクロチップ４０２のアンテナと同様に機能する。マイクロチップ４５２の各アンテナは、各々のインターフェース導波路に結合され得る。加えて、マイクロチップ４５２は、接地部分４５６を有し得る。接地部分４５６は、本明細書に開示される導波路構造に結合され得る。接地部分４５６を導波路構造に接地することにより、２つのアンテナは互いに十分に絶縁され得る。２つのアンテナが互いに絶縁されるとき、各アンテナは、他の各々のアンテナとの間で通信された信号を受信し得ない（またはそのごく一部を受信する。）。

図５は、導波路５０２のセプタム５０４の一例を示す。図３に示すように、セプタムは階段状パターンを有し得る。セプタム５０４は、金属材料、金属表面でメッキされた非金属材料、誘電体材料、これらの材料の組み合わせ、または電磁信号を変化させる電磁特性を有し得る他の材料で構築され得る。階段状パターンは、セプタムの一方の側で伝搬を開始する信号が、セプタムの他方の側で伝搬を開始する信号に対して直交モードを持たせるようにし得る。同様に、階段状パターンは、エネルギーに含まれるモードに基づいて電磁エネルギーを分割し得る。階段状パターンは、第１のモードを有する部分信号がセプタムの一方の側で伝搬を継続するようにし、第２のモードを有する部分信号がセプタムの反対側で伝搬を継続するようにし得る。

伝搬モードを分離するセプタムを使用を通じて、本導波路構造を経由して互いに通信している２つのチップが、導波路の回転に関係なく通信を維持し得る。したがって、一方のチップのアンテナによって送信された信号は、回転全体を通して対応するチップによって受信され得る可能性がある。本セプタムは階段状パターンを有するように示されているが、他の形状も同様に使用され得る。また、いくつかの例では、直交性が望まれない場合には、セプタムは省略され得る。

図６は、非接触電気結合を形成する別の例示的な導波路システム６００を示す。導波路システム６００は、第１の円形導波路セクション６０２Ａおよび第２の円形導波路セクション６０２Ｂを含む。第１の円形導波路セクション６０２Ａおよび第２の円形導波路セクション６０２Ｂは、ロータリージョイント６０４を経由して電気的に結合され得る。

第１の円形導波路セクション６０２Ａは、インターフェース導波路６０６Ａおよび６０６Ｃとして示される複数のインターフェース導波路に結合され得る。第２の円形導波路セクション６０２Ｂはまた、インターフェース導波路６０６Ｂおよび６０６Ｄとして示される複数のインターフェース導波路に結合され得る。

各インターフェース導波路は、チップアンテナを有する通信チップに結合され得る。たとえば、インターフェース導波路６０６Ａは、チップアンテナ６１０Ａを経由して通信チップ６０８Ａに結合され、インターフェース導波路６０６Ｃは、チップアンテナ６１０Ｃを経由して通信チップ６０８Ａに結合され、インターフェース導波路６０６Ｂは、チップアンテナ６１０Ｂを経由して通信チップ６０８Ｂに結合され、およびインターフェース導波路６０６Ｄは、チップアンテナ６１０Ｄを経由して通信チップ６０８Ｂに結合される。第１の円形導波路セクション６０２Ａは、セプタム６１２Ａを含み得、第２の円形導波路セクション６０２Ｂは、セプタム６１２Ｂを含み得る。

そのように構成されるため、例示的な導波路システム６００は、アンテナ６１０Ａおよび６１０Ｃを介して初期信号を送信する単一の通信チップ６０８Ａと、アンテナ６１０Ｂおよび６１０Ｄを介して分割信号を受信する単一の通信チップ６０８Ｂ（図４Ｂのマイクロチップ４５２など）を除いて、上述の例示的な導波路システム３００と同様に（たとえば、信号がシステムを通じて伝搬し、直交モードを有するようにされ得る）動作し得る。

付加的に、より多くのチップとアンテナも含まれ得る。各アンテナは、それ自体の各々のインターフェース導波路に結合され得る。いくつかの例では、４つのアンテナ、および導波路システムの各側に４つのインターフェース導波路があり得る。他の予測しうる例も同じく可能である。

上述の実施態様の多くの変形も同様に可能であり、各々が車両と少なくとも１つのセンサとの間の通信を有利かつ確実に提供する。一実施形態では、たとえば、車両側またはセンサ側のいずれかが、受信チップのセットを含まなくてもよい。たとえば、車両は、レーダユニット（たとえば、ＲＡＤＡＲユニット１２６）による直接受信のために、本明細書に記載されたものと同様の導波路システムを通じて信号を送信するように構成されているチップのセットを含み得る。結果として、レーダユニットは、受信チップが信号を受信してレーダユニットに結合した場合よりも、信号損失および／または他の変化が少ない信号を受信し得る。

別の実施形態では、第１および第２の導波路セクションは、ロータリージョイント以外の手段によって互いに結合され得る。たとえば、２つの導波路セクションは、直接結合されてもよく、それにより、インターフェース導波路との間に出入りする信号に結合され得る特異導波路セクションを形成し得る。特に、特異導波路は、単一の材料片から機械加工されてもよく、または２つの別個の導波路セクションを結合（たとえば、はんだ付け）することによって形成され得る。

いくつかのさらなる例では、回転がまったくない場合があり、すなわち、２つの導波路が互いに対して固定され得る。さらに、これらの例では、２つの導波路は単一の導波路であり得る。

図７は、方法例を示す。ブロック７０２では、方法は、電磁信号を第１のインターフェース導波路に結合することを含む。第１のインターフェース導波路は、マイクロチップのアンテナ内に配置されたアンテナによって送信される信号を受信できるように構成され得る。第１のインターフェース導波路は、導波路に結合するアンテナによって送信されるエネルギーの量を最大化しようと試みる方法で設計され得る。信号は、第１のインターフェース導波路の第１の端部に結合され得る。

ブロック７０４で、方法は、導波路内に伝搬モードを誘導することを含む。第１のインターフェース導波路は、第２の端部で導波路に結合され得る。第１のインターフェース導波路は、マイクロチップから受信された信号を導波路内で伝搬させ始め得る。導波路はまた、関連する伝搬モードを有することによって信号を導波路に伝搬させるように構成されているセプタムを有し得る。各端部に１つ以上のインターフェース導波路があるいくつかの例では、セプタムは、各インターフェース導波路からの信号を、対応する伝搬モードを有する各信号と組み合わせ得る。

たとえば、あるインターフェース導波路からの信号は、セプタムによって誘導される第１のモードを有し得、別のインターフェース導波路からの信号は、セプタムによって誘導される第２のモードを有し得る。モードは互いに直交し得るので、元の信号は、セプタムがモードに基づいて信号を分割することに基づいて（後のブロックで）取得され得る。

ブロック７０６で、方法は、ロータリージョイントを横切って伝搬モードを結合することを含む。いくつかの例では、ロータリージョイントはエアギャップを含み得る。他の例では、ロータリージョイントは、導波路の物理的接続を含み得る。ブロック７０６で、導波路の第１のセクションを伝搬する信号は、ロータリージョイントを横切り、導波路の第２のセクションを伝搬し得る。ロータリージョイントは、導波路の第１のセクションが、導波路の第２のセクションに対して共通の軸を中心に回転することを可能にし得る。回転の軸は、完全に共通ではなくてもよいが、近いものであってもよい。

ブロック７０８において、方法は、伝搬モードを第２のインターフェース導波路に結合することを含む。第２の導波路セクションは、特定のモードを有する信号の一部を第２のインターフェース導波路に向けるように構成されているセプタムを含み得る。いくつかの例では、各端部に１つ以上のインターフェース導波路がある場合、セプタムが、第１のモードを１つのインターフェース導波路に分割し、第２のモードを別のインターフェース導波路に分割し得る。前述のように、モードは互いに直交し得るので、元の信号は、セプタムがモードに基づいて信号を分割することに基づいて取得され得る。

ブロック７１０で、方法は、第２のインターフェース導波路から出た電磁信号を結合することを含む。第２のインターフェース導波路は、マイクロチップのアンテナによって受信されるインターフェース導波路から放射する信号の割合を最大にするように設計され得る。

したがって、方法７００は、２つのマイクロチップのうちの１つが回転プラットフォーム上に取り付けられている間であっても、２つのマイクロチップが互いに無線周波数内にあることを可能にする。いくつかの例では、信号はマイクロチップで発生または終了しなくてもよい。他の構造物は、インターフェース導波路からの信号を発射または受信するために使用され得る。たとえば、レーダ信号発生器および受信機は、１つのインターフェース導波路に結合され得る。他方の端部にはレーダアンテナが設けられ得る。本システムを経由して、レーダアンテナは、レーダ信号発生器および受信機との通信を維持しながら、回転プラットフォーム上に設けられ得る。

他のいくつかの例では、導波路の各端部に複数のインターフェース導波路が設けられ得る。これらの例では、直交信号を作成するため、複数の信号がロータリージョイントを通じて通信され、ロータリージョイントの後ろで個別に回収され得る。

様々な態様および実施形態が本明細書において開示されているが、その他の態様および実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書において開示される様々な態様および実施形態は、例示を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲により示される。

Claims (15)

1. 光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、
   第１の導波路セクションを有し、固定された位置で車両に結合される非回転ユニットと、
   第２の導波路セクションを有する回転ユニットと、
   誘電体導波路を有するロータリージョイントと、を備え、
   前記ロータリージョイントが、前記回転ユニットが前記非回転ユニットに対して回転することを可能とするように構成され、
   同じ垂直軸が前記第１の導波路セクションの中心および前記第２の導波路セクションの中心を通過し、前記回転ユニットと前記非回転ユニットとの間で電磁信号が伝搬可能となるように、前記誘電体導波路が、前記第１の導波路セクションおよび前記第２の導波路セクションを整列させるように構成され、
   前記回転ユニットがＬＩＤＡＲセンサを含み、前記電磁信号が前記ＬＩＤＡＲセンサからのＬＩＤＡＲデータを含む、ＬＩＤＡＲシステム。
2. 前記電磁信号が、前記ＬＩＤＡＲセンサを制御するための制御信号をさらに含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
3. 前記ＬＩＤＡＲセンサが、１つ以上のレーザ源と、１つ以上の検出器とを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
4. 前記ＬＩＤＡＲセンサが、レーザスキャナをさらに含む、請求項３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
5. 前記ＬＩＤＡＲデータが、前記ＬＩＤＡＲセンサの環境内の反射物体までの距離を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
6. 前記ロータリージョイントが、前記第１の導波路セクションに対して回転するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
7. 前記ロータリージョイントが、前記第２の導波路セクションに対して回転するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
8. 前記第１の導波路セクション、前記第２の導波路セクションおよび前記誘電体導波路が、円形導波路である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
9. 車両であって、
   コンピューティングデバイスと、
   前記車両に結合された光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムと、を備え、
   前記ＬＩＤＡＲシステムが、
   第１の導波路セクションを有し、固定された位置で前記車両に結合される非回転ユニットと、
   第２の導波路セクションを有する回転ユニットと、
   誘電体導波路を有するロータリージョイントと、を含み、
   前記ロータリージョイントが、前記回転ユニットが前記非回転ユニットに対して回転することを可能とするように構成され、
   同じ垂直軸が前記第１の導波路セクションの中心および前記第２の導波路セクションの中心を通過し、前記回転ユニットと前記非回転ユニットとの間で電磁信号が伝搬可能となるように、前記誘電体導波路が、前記第１の導波路セクションおよび前記第２の導波路セクションを整列させるように構成され、
   前記回転ユニットがＬＩＤＡＲセンサを含み、前記電磁信号が前記ＬＩＤＡＲセンサからのＬＩＤＡＲデータを含む、車両。
10. 前記電磁信号が、前記ＬＩＤＡＲセンサを制御するための制御信号をさらに含む、請求項９に記載の車両。
11. 前記ＬＩＤＡＲセンサが、１つ以上のレーザ源と、１つ以上の検出器とを含む、請求項９に記載の車両。
12. 前記ＬＩＤＡＲセンサが、レーザスキャナをさらに含む、請求項１１に記載の車両。
13. 方法であって、
    電磁信号を非回転ユニットと回転ユニットとの間でロータリージョイントを介して結合することを含み、
    前記非回転ユニットが第１の導波路セクションを含み、前記回転ユニットが第２の導波路セクションを含み、前記ロータリージョイントが誘電体導波路を含み、
    前記ロータリージョイントが、前記回転ユニットが前記非回転ユニットに対して回転することを可能とするように構成され、前記非回転ユニットが、固定された位置で車両に結合され、
    同じ垂直軸が前記第１の導波路セクションの中心および前記第２の導波路セクションの中心を通過し、前記回転ユニットと前記非回転ユニットとの間で電磁信号が伝搬可能となるように、前記誘電体導波路が、前記第１の導波路セクションおよび前記第２の導波路セクションを整列させるように構成され、
    前記回転ユニットが、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）センサを含み、前記電磁信号が前記ＬＩＤＡＲセンサからのＬＩＤＡＲデータを含む、方法。
14. 前記電磁信号が、前記ＬＩＤＡＲセンサを制御するための制御信号をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ＬＩＤＡＲデータが、前記ＬＩＤＡＲセンサの環境内の反射物体までの距離を含む、請求項１３に記載の方法。