带能量传输的无线通讯装置及带能量传输的无线通讯方法与流程

本发明涉及检测领域，特别涉及一种带能量的无线通讯装置及带能量传输的无线通讯方法。

背景技术：

无线能量传输作为一种能量传输手段，可以在非接触的状态下，不借助线缆等媒介实现电能传输，因此可以同时能量传输与信号传输。

磁环是无线能量传输与信号传输的重要手段，现有的磁环通信技术为单工通信，即通信方向只能是主板向底板发射信号的下行通信，而无法提供底板向主板传递信号的上行通讯。但是，激光雷达的主板fpga的固件进行升级等操作时需要使用底板与主板之间的双向通信，而现有的磁环通信技术无法满足此需求。

此外，磁环用于能量传输是常用的技术手段，但是现有技术中，还没有采用磁环的带能量传输无线通讯系统，即还没有同时可以传输能量又可以传输信号的系统。现有的无线通讯装置和方法还无法满足激光雷达的需求。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种带能量传输的无线通讯装置，能同时实现能量的传输和上行数据信号、下行数据信号的传输。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了以下方案：

一方面，提供了一种带能量传输的无线通讯装置，所述装置包括：

开关单元，用于在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，所述开关单元还用于在接收到上行控制信号后处于上行传输状态；

主板控制单元，用于若所述开关单元处于下行传输状态，发送下行数据信号至主板通讯磁环单元；

所述主板通讯磁环单元，用于传输所述下行数据信号至底板通讯磁环单元；

所述底板通讯磁环单元，用于传输所述下行数据信号至所述开关单元；

所述开关单元还用于传输所述下行数据信号至底板控制单元；

所述底板控制单元，用于接收所述下行数据信号；

所述底板控制单元还用于若所述开关单元处于上行传输状态，发送上行数据信号至所述开关单元；

所述开关单元还用于传输所述上行数据信号至所述底板通讯磁环单元；

所述底板通讯磁环单元还用于传输所述上行数据信号至所述主板通讯磁环单元；

所述主板通讯磁环单元还用于传输所述上行数据信号至所述主板控制单元；

所述主板控制单元还用于接收所述上行数据信号；

所述装置还包括：

能量磁环单元，用于将所述底板控制单元发送的能量信号发送至主板控制单元，以给所述主板控制单元供电。

可选的，所述底板控制单元还用于发送所述上行控制信至所述开关单元；

所述底板控制单元还用于发送所述下行控制信号至所述开关单元。

可选的，所述无线通讯装置还包括：

下行信号转换单元，用于接收所述主板控制单元发送的下行数据信号，并将所述下行数据型号转化为下行差分信号；

下行信号驱动单元，用于接收所述下行差分信号，并放大所述下行差分信号；

下行阻抗匹配单元，用于接收放大后的所述下行差分信号，并进行阻抗匹配，输出阻抗匹配下行信号。

可选的，所述主板通讯磁环单元还用于将所述阻抗匹配下行信号转化为电磁能；

所述底板通讯磁环单元还用于接收所述主板通讯磁环单元输出的电磁能，转化为下行模拟信号；

所述无线通讯装置还包括：

下行检波单元，用于从所述开关单元接收所述下行模拟信号，并对所述下行模拟信号滤波；

下行模数转换单元，用于将来自所述下行检波单元的下行模拟信号转化为下行数字信号，并传输至所述底板控制单元。

可选的，所述无线通讯装置还包括：

上行信号转换单元，用于接收所述底板控制单元发送的上行数据信号，并将所述上行数据型号转化为上行差分信号；

上行信号驱动单元，用于接收所述上行差分信号，并放大所述上行差分信号；

上行阻抗匹配单元，用于接收放大后的所述上行差分信号，并进行阻抗匹配，输出阻抗匹配上行信号。

可选的，所述底板通讯磁环单元还用于将所述阻抗匹配上行信号转化为电磁能；

所述主板通讯磁环单元还用于接收所述底板通讯磁环单元输出的电磁能，并转化为上行模拟信号；

所述无线通讯装置还包括：

上行检波单元，用于从所述开关单元接收所述上行模拟信号，并对所述上行模拟信号滤波；

上行模数转换单元，用于将自所述上行检波单元的上行模拟信号转化为上行数字信号，并传输至所述主板控制单元。

可选的，所述开关单元包括：

控制端口，用于接收控制信号，所述控制信号包括所述上行控制信号和下行控制信号；

磁环端口，与所述底板通讯磁环单元相连；

下行导通端口，与所述下行检波单元相连；

上行导通端口，与所述上行阻抗匹配单元相连；

其中，若所述开关单元处于下行传输状态，则所述上行导通端口关闭，所述磁环端口与所述下行导通端口在所述开关单元内部连通；

若所述开关单元处于上行传输状态，则所述下行导通端口关闭，所述磁环端口与所述上行导通端口在所述开关单元内部连通。

可选的，所述装置还包括：

能量信号驱动单元，用于从所述底板控制单元接收所述能量信号，并增强所述能量信号的能量强度；

谐振单元，用于将增强后的能量信号转化为谐振信号；

所述磁环能量单元包括：

底板能量磁环子单元，用于接收所述谐振信号，并将所述谐振信号转化为电磁能；

主板能量磁环子单元，用于接收所述底板能量磁环子单元发送的电磁能，并转化为能量信号；

所述装置还包括：

全波整流单元，用于将所述主板能量磁环子单元输出的能量信号由交流能量信号转化为直流能量信号；

稳压单元，用于将所述直流能量信号稳压，并将稳压后的直流能量信号传输至所述主板控制单元。

第二方面，提供给了一种带能量传输的无线通讯方法，所述方法包括：

开关单元在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，

主板控制单元发送下行数据信号至主板通讯磁环单元，

所述主板通讯磁环单元传输所述下行数据信号至底板通讯磁环单元，

所述底板通讯磁环单元传输所述下行数据信号至所述开关单元，

所述开关单元传输所述下行数据信号至底板控制单元，

所述底板控制单元接收所述下行数据信号；

所述方法还包括：

所述开关单元在接收到上行控制信号后处于上行传输状态，

所述底板控制单元发送上行数据信号至所述开关单元，

所述开关单元传输所述上行数据信号至所述底板通讯磁环单元，

所述底板通讯磁环单元传输所述上行数据信号至所述主板通讯磁环单元，

所述主板通讯磁环单元传输所述上行数据信号至所述主板控制单元，

所述主板控制单元接收所述上行数据信号；

所述方法还包括：

能量磁环单元将所述底板控制单元发送的能量信号发送至主板控制单元，以给所述主板控制单元供电。

可选的，所述方法还包括：

能量信号驱动单元从所述底板控制单元接收所述能量信号，并增强所述能量信号的能量强度；

谐振单元将增强后的能量信号转化为谐振信号；

能量磁环单元中的底板能量磁环子单元接收所述谐振信号，并将所述谐振信号转化为电磁能；

能量磁环单元中的主板能量磁环子单元接收所述底板能量磁环子单元发送的电磁能，并转化为能量信号；

全波整流单元将所述主板能量磁环子单元输出的能量信号由交流能量信号转化为直流能量信号；

稳压单元将所述直流能量信号稳压，并将稳压后的直流能量信号传输至所述主板控制单元。

本发明的实施例中公开了一种带能量传输的无线通讯装置和无线通讯方法，其中，开关单元在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，在接收到上行控制信号后处于上行传输状态；所述开关单元处于下行传输状态，则主板控制单元发送下行数据信号至主板通讯磁环单元、底板通讯磁环单元、开关单元，并被底板控制单元接收；若所述开关单元处于上行传输状态，底板控制单元还发送上行数据信号至所述开关单元、底板通讯磁环单元、主板通讯磁环单元，被主板控制单元接收；能量磁环单元将所述底板控制单元发送的能量信号发送至主板控制单元，以给所述主板控制单元供电。本发明实施例能同时实现能量的传输和上行数据信号、下行数据信号的传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例的带能量传输的无线通讯装置的示意图；

图2所示为本发明实施例的带能量传输的无线通讯装置的示意图；

图3所示为本发明实施例的开关单元的示意图。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种带能量传输的无线通讯装置及无线通讯方法，能同时实现能量传输、通过磁环实现主板至底板，以及底板至主板的无线双工数据传输。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明实施例的带能量传输的无线通讯装置的示意图，如图1所示，所述带能量传输的无线通讯装置，包括：

开关单元140，用于在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，所述开关单元140还用于在接收到上行控制信号后处于上行传输状态；

主板控制单元110，用于若所述开关单元处于下行传输状态，发送下行数据信号至主板通讯磁环单元120；

所述主板通讯磁环单元120，用于传输所述下行数据信号至底板通讯磁环单元；

所述底板通讯磁环单元130，用于传输所述下行数据信号至所述开关单元；

所述开关单元140还用于传输所述下行数据信号至底板控制单元；

所述底板控制单元150，用于接收所述下行数据信号；

所述底板控制单元150还用于若所述开关单元处于上行传输状态，发送上行数据信号至所述开关单元140；

所述开关单元140还用于传输所述上行数据信号至所述底板通讯磁环单元130；

所述底板通讯磁环单元130还用于传输所述上行数据信号至所述主板通讯磁环单元120；

所述主板通讯磁环单元120还用于传输所述上行数据信号至所述主板控制单元110；

所述主板控制单元110还用于接收所述上行数据信号；

能量磁环单元160，用于将所述底板控制单元150发送的能量信号发送至主板控制单元110，以给所述主板控制单元110供电。

本发明的实施例中公开了一种无线通讯装置，所述装置中的开关单元在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，在接收到上行控制信号后处于上行传输状态；在开关单元处于下行传输状态时，主板控制单元下行的传输状态经主板通讯磁环单元、底板通讯磁环单元、开关单元传输至底板控制单元；在开关单元处于上行传输状态时，底板控制单元发送上行数据信号，经开关单元、底板通讯磁环单元、主板通讯磁环单元，传输至至主板控制单元。本发明实施例中，通过开关单元的切换，可以通过磁环实现数据从主板控制单元到底板控制单元的下行数据传输，还可以通过磁环实现从底板控制单元到主板控制单元的上行数据传输，可以实现从主板到底板，从底板到主板的无线双工数据传输。此外，本装置还包括能量磁环单元，可以给所述主板控制单元供电。可见，本发明实施例能在实现能量传输的同时，实现上、下行数据传输。

本发明实施例中，通常开关单元处于下行传输状态，由主板的主板控制单元至底板的底板控制单元传输下行数据，在需要固件升级的时候，接收上行控制信号，控制单元处于上行传输状态，从底板至主板传输上行数据，进行固件升级。在固件升级结束之后，接收到到下行控制信号，控制单元处于下行传输状态，继续传输下行数据。

本发明实施例中，所述底板控制单元150还用于发送所述上行控制信至所述开关单元140；

所述底板控制单元150还用于发送所述下行控制信号至所述开关单元140。

即，本发明上述实施例中，通常是从主板的主板控制单元110发送下行数据至底板控制单元150，在有需要固件升级等场合，底板控制单元150发送上行控制信号至开关单元140，进行上行数据传输完成固件升级等。在固件升级完成后，底板控制单元150发送下行控制信号至开关单元140，恢复下行数据传输。

在本发明的其他实施例中，上行控制信号机下行控制信号也可以是其他控制单元发送的。

图1中，为便于区分，上行数据和下行数据由实线表示，控制信号由虚线表示。

图2所示为本发明实施例的无线通讯装置的示意图，如图2所示，所述无线通讯装置包括主板控制单元110、主板通讯磁环单元120、底板通讯磁环单元130、开关单元140和底板控制单元150。

图2和图1中有相同名称或标号的功能单元具有相同或相似的功能，在此不再赘述。

如图2所示，所述无线通讯装置还包括：

下行信号转换单元111，用于接收所述主板控制单元发送的下行数据信号，并将所述下行数据型号转化为下行差分信号；

下行信号驱动单元112，用于接收所述下行差分信号，并放大所述下行差分信号；

下行阻抗匹配单元113，用于接收放大后的所述下行差分信号，并进行阻抗匹配，输出阻抗匹配下行信号。

在本发明实施例中，所述主板通讯磁环单元120还用于将所述阻抗匹配下行信号转化为电磁能；

所述底板通讯磁环单元130还用于接收所述主板通讯磁环单元120输出的电磁能，转化为下行模拟信号。

本发明实施例中，所述无线通讯装置还包括：

下行检波单元114，用于从所述开关单元140接收所述下行模拟信号，并对所述下行模拟信号滤波；

下行模数转换单元115，用于将来自所述下行检波单元114的下行模拟信号转化为下行数字信号，并传输至所述底板控制单元150。

本发明实施例中，所述无线通讯装置还包括：

上行信号转换单元151，用于接收所述底板控制单元150发送的上行数据信号，并将所述上行数据型号转化为上行差分信号；

上行信号驱动单元152，用于接收所述上行差分信号，并放大所述上行差分信号；

上行阻抗匹配单元153，用于接收放大后的所述上行差分信号，并进行阻抗匹配，输出阻抗匹配上行信号。

本发明实施例中，所述底板通讯磁环单元150还用于将所述阻抗匹配上行信号转化为电磁能；

所述主板通讯磁环单元120还用于接收所述底板通讯磁环单元150输出的电磁能，并转化为上行模拟信号。

本发明实施例中，所述无线通讯装置还包括：

上行检波单元154，用于从所述开关单元接收所述上行模拟信号，并对所述上行模拟信号滤波；

上行模数转换单元155，用于将自所述上行检波单元154输出的上行模拟信号转化为上行数字信号，并传输至所述主板控制单元110。

在本发明实施例中，主板控制单元110、下行信号转换单元111、下行信号驱动单元112，下行阻抗匹配单元113，主板通讯磁环单元120、上行检波单元154、上行模数转换单元155可以设置于主板之上；底板控制单元150、上行信号转换单元151、上行信号驱动单元152、上行阻抗匹配单元153、模拟开关140、底板通讯磁环单元130、下行检波单元114、下行模数转换单元115设置于底板之上。

本发明实施中，所属装置还包括：

能量信号驱动单元161，用于从所述底板控制单元150接收所述能量信号，并增强所述能量信号的能量强度；

谐振单元162，用于将增强后的能量信号转化为谐振信号；

所述磁环能量单元160包括：

底板能量磁环子单元1601，用于接收所述谐振信号，并将所述谐振信号转化为电磁能；

主板能量磁环子单元1602，用于接收所述底板能量磁环子单元1601发送的电磁能，并转化为能量信号；

所述装置还包括：

全波整流单元163，用于将所述主板能量磁环子单元1602输出的能量信号由交流能量信号转化为直流能量信号；

稳压单元164，用于将所述直流能量信号稳压，并将稳压后的直流能量信号传输至所述主板控制单元110。

上述装置中，能量信号驱动单元161、谐振单元162可以设置于底板上，全波整流单元163和稳压单元164可以设置于主板上。

本发明实施例中，可以通过能量磁环单元实现从底板控制单元到主板控制单元的能量传输，主板上的其他功能单元可以从主板控制单元取电，从而实现对主板和底板上相关功能单元的供电。

本发明实施例中，主板通讯磁环单元120和底板通讯磁环单元130可以称为通讯磁环。本发明实施例中，能量磁环和通讯磁环之间为了避免干扰，在物理上需要磁性材料进行隔离。

图3所示为本发明实施例的开关单元的示意图，图3和图1、图2中有相同名称或标号的功能单元具有相同或相似的功能，在此不再赘述。

如图3所示，所述开关单元140包括：

控制端口310，用于接收控制信号，所述控制信号包括所述上行控制信号和下行控制信号；

磁环端口320，与所述底板通讯磁环单元130相连；

下行导通端口330，与所述下行检波单元114相连；

上行导通端口340，与所述上行阻抗匹配单元153相连；

其中，若所述开关单元140处于下行传输状态，则所述上行导通端口340关闭，所述磁环端口320与所述下行导通端口330在所述开关单元内部连通，此时底板通讯磁环单元130与下行检波单元114相连通；

若所述开关单元140处于上行传输状态，则所述下行导通端口330关闭，所述磁环端口320与所述上行导通端口340在所述开关单元内部连通。上行阻抗匹配单元153与底板通讯磁环单元130相连。

参考图1、图2、图3所示，在本发明的实施例中，下行数据传输时：

开关单元140接收到底板控制单元150发送的下行控制信号后，处于下行传输状态，此时，开关单元140的磁环端口320与下行导通端口330在开关单元内部连通，底板通讯磁环单元130与下行检波单元114相连通。

主板控制单元110发送下行数据信号至下行信号转换单元111，转化为下行差分信号，该差分信号由下行信号驱动单元121放大、下行阻抗匹配单元113进行阻抗匹配后，输出的阻抗匹配下行信号由主板通讯磁环单元120转化为电磁能，底板通讯磁环单元130接收该电磁能，转化为下行模拟信号。下行模拟信号通过开关单元140后，被下行检波单元114接收后滤波，再由模数转换单元115转化为下行数字信号，传输至底板控制单元150。

上行数据传输时：

开关单元140接收到底板控制单元150发送的上行控制信号后，处于上行传输状态，此时，开关单元140的磁环端口320与上行导通端口340在开关单元内部连通，底板通讯磁环单元130与上行阻抗匹配单元153相连通。

底板控制单元150发送上行数据信号至上行信号转换单元151，转化为上行差分信号，该上行差分信号由上行信号驱动单元152放大、上行阻抗匹配单元153进行阻抗匹配后，输出的阻抗匹配上行信号，通过开关单元140后，由底板通讯磁环单元130转化为电磁能，主板通讯磁环单元120接收该电磁能，转化为上行模拟信号。上行模拟信号被上行检波单元154接收后滤波，再由上行模数转换单元155转化为上行数字信号，传输至主板控制单元110。

本发明提供的实施例的无线通讯装置，能通过通讯磁环实现主板至底板，以及底板至主板的双工数据传输。

和上述无线通讯装置相对应，本发明还提供了一种无线通讯方法，所述方法包括：

开关单元在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，

主板控制单元发送下行数据信号至主板通讯磁环单元，

所述主板通讯磁环单元传输所述下行数据信号至底板通讯磁环单元，

所述底板通讯磁环单元传输所述下行数据信号至所述开关单元，

所述开关单元传输所述下行数据信号至底板控制单元，

所述底板控制单元接收所述下行数据信号；

所述方法还包括：

所述开关单元在接收到上行控制信号后处于上行传输状态，

所述底板控制单元发送上行数据信号至所述开关单元，

所述开关单元传输所述上行数据信号至所述底板通讯磁环单元，

所述底板通讯磁环单元传输所述上行数据信号至所述主板通讯磁环单元，

所述主板通讯磁环单元传输所述上行数据信号至所述主板控制单元，

所述主板控制单元接收所述上行数据信号；

所述方法还包括：

能量磁环单元将所述底板控制单元发送的能量信号发送至主板控制单元，以给所述主板控制单元供电。

可选的，所述方法还包括：

能量信号驱动单元从所述底板控制单元接收所述能量信号，并增强所述能量信号的能量强度；

谐振单元将增强后的能量信号转化为谐振信号；

能量磁环单元中的底板能量磁环子单元接收所述谐振信号，并将所述谐振信号转化为电磁能；

能量磁环单元中的主板能量磁环子单元接收所述底板能量磁环子单元发送的电磁能，并转化为能量信号；

全波整流单元将所述主板能量磁环子单元输出的能量信号由交流能量信号转化为直流能量信号；

稳压单元将所述直流能量信号稳压，并将稳压后的直流能量信号传输至所述主板控制单元。

本发明提供的实施例的无线通讯方法，能通过磁环实现主板至底板，以及底板至主板的双工数据传输，还可以同时实现能量传输。

本发明的实施例中公开了一种无线通讯装置和无线通讯方法，所述装置中的开关单元在接收到下行控制信号后处于下行传输状态，在接收到上行控制信号后处于上行传输状态；在开关单元处于下行传输状态时，主板控制单元下行的传输状态经主板通讯磁环单元、底板通讯磁环单元、开关单元传输至底板控制单元；在开关单元处于上行传输状态时，底板控制单元发送上行数据信号，经开关单元、底板通讯磁环单元、主板通讯磁环单元，传输至至主板控制单元；能量磁环单元将所述底板控制单元发送的能量信号发送至主板控制单元，以给所述主板控制单元供电。本发明实施例中，通过开关单元的切换，可以通过磁环实现数据从主板控制单元到底板控制单元的下行数据传输，还可以通过磁环实现从底板控制单元到主板控制单元的上行数据传输，即可以实现从主板到底板，从底板到主板的双工数据传输。此外，本发明实施例通过能量磁环单元，还可以同时实现能量传输。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用cpu、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。