數(shù)萬智能汽車量產(chǎn)應(yīng)用的ADAS、IMS方案

（賽靈思現(xiàn)在是 AMD 的一部分）

自行科技基于 FPGA 平臺(tái)持續(xù)量產(chǎn)高可靠性、高性價(jià)比的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ ADAS ）、智能座艙系統(tǒng)（ IMS ）等車內(nèi)外視覺感知類智能駕駛解決方案。

深圳市自行科技有限公司是一家全球領(lǐng)先的智能駕駛解決方案及設(shè)備提供商，也是基于 FPGA 硬件平臺(tái)開發(fā)計(jì)算機(jī)視覺與傳感器融合技術(shù)的中國(guó)先鋒企業(yè)，在 FPGA 賦能的圖像處理技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域，具有深厚的人才和技術(shù)儲(chǔ)備，以及完善的產(chǎn)品開發(fā)工具鏈。同時(shí)，該公司還是中國(guó)“駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法”（行業(yè)稱作 DMS ）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定起草單位之一、博世（ Bosch ）中國(guó)軟件合作商，以及豐田通商和賽靈思認(rèn)證合作伙伴之一。

圖 1 – 自行科技的核心技術(shù)

項(xiàng)目概述

人工智能、5G和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，正在重新定義未來汽車的安全和人機(jī)交互體驗(yàn)，與之相應(yīng)的各種智能駕駛技術(shù)的迭代與部署也日益加速。

“智能駕駛，ADAS先行”。ADAS 和 IMS 作為率先啟動(dòng)的智能駕駛兩大重要領(lǐng)域，從“駕駛自動(dòng)化”和“座艙智能化”兩大方向，推動(dòng)著智能駕駛的落地進(jìn)程。

自行科技是中國(guó)本土最早接觸 FPGA 的企業(yè)之一，也是賽靈思在中國(guó)最早的汽車市場(chǎng)認(rèn)證合作伙伴之一。借助賽靈思車規(guī)級(jí) Zynq?-7000 SoC 系列自適應(yīng)計(jì)算平臺(tái)，自行科技持續(xù)量產(chǎn)了一系列 ADAS 和 IMS 等車內(nèi)外視覺感知類智能駕駛解決方案。賽靈思 Zynq 平臺(tái)的動(dòng)態(tài)功能轉(zhuǎn)換（ DFX ）功能，為自行科技提供了更高性能、更低時(shí)延，以及多種 ADAS 功能在統(tǒng)一計(jì)算資源上實(shí)時(shí)加載和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的靈活應(yīng)變能力。

行業(yè)挑戰(zhàn)

環(huán)視系統(tǒng)（AVM，Around View Monitor）是近年來滲透率最高的 ADAS 功能之一，也被稱為 360 度全景環(huán)視系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過安裝在車輛前后左右的四個(gè)攝像頭傳感器感知車外的環(huán)境數(shù)據(jù)，幫助駕駛員了解車輛周邊的環(huán)境，并在危險(xiǎn)發(fā)生前提供及時(shí)提醒。和單純的前視或者后視系統(tǒng)相比，AVM 需要實(shí)時(shí)處理來自車身 360° 的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過圖像拼接、視頻處理等技術(shù)幫助駕駛員實(shí)現(xiàn)快速?zèng)Q策。

傳統(tǒng)的 AVM 系統(tǒng)通?；?ARM 或 GPU 來實(shí)現(xiàn)，例如，恩智浦的 I.MX6 系列芯片。這些芯片平臺(tái)應(yīng)用于 AVM 系統(tǒng)會(huì)面臨各種局限，如 ARM 效率低、GPU功耗高、啟動(dòng)時(shí)間慢且成本高等特點(diǎn)，使其無論從能效還是成本上，都無法滿足車廠智能駕駛的超大規(guī)模部署需求。

與此同時(shí)，在智能座艙領(lǐng)域，隨著終端消費(fèi)者對(duì)智能座艙多元化交互體驗(yàn)的需求日益發(fā)展，在傳統(tǒng)的語(yǔ)音、觸控交互外，基于視覺傳感器的智能交互、多傳感器融合智能交互也愈發(fā)受到消費(fèi)者喜愛。面對(duì)多元且持續(xù)變化的體驗(yàn)需求、智能化需求、傳感器融合需求，加上亙古不變的成本要求，在有限的座艙環(huán)境中，現(xiàn)有 ASIC、ASSP、DSP等固定或者標(biāo)準(zhǔn)處理器平臺(tái)，均都難以在尺寸、性能、成本等各方面同時(shí)滿足所有上述需求。

擁有豐富 FPGA 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的自行科技，率先意識(shí)到 FPGA 所具備的部署靈活，啟動(dòng)速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、邏輯資源豐富、可自適應(yīng)調(diào)配等特點(diǎn)，能夠很好地滿足 AVM 和 IMS 系統(tǒng)所需要的各種功能。他們希望結(jié)合自有的全球領(lǐng)先 AI 技術(shù)和出色的 FPGA 開發(fā)能力，為業(yè)界打造新一代 AVM 和 IMS 系統(tǒng)。

解決方案

自行科技選擇了賽靈思車規(guī)級(jí)（ XA ）Zynq?-7000 SoC 系列自適應(yīng)計(jì)算平臺(tái)打造新一代 AVM 和 IMS 系統(tǒng)。

自行科技 CEO 關(guān)艷峰博士表示：“Zynq SoC 作為基于 FPGA 的異構(gòu)多處理器硬件處理器平臺(tái)，集可編程邏輯（ PL ）和片上處理系統(tǒng)（ PS ）為一體，不僅擁有一般處理器，如ASIC、ASSP 和 DSP 的功能，而且還擁有其它處理器所不具備的更多功能。這些功能與我們領(lǐng)先的 AI 深度學(xué)習(xí)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)視覺和傳感器融合技術(shù)相結(jié)合，為我們打造全新一代 AVM 和 IMS 系統(tǒng)帶來了寶貴的差異化和領(lǐng)先性優(yōu)勢(shì)?！?/p>

針對(duì)客戶需求，自行科技基于賽靈思成熟的車規(guī)級(jí) Zynq-7Z010 平臺(tái)開發(fā)出一套高效的AVM 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)速度快、拼接失真低和高魯棒性，同時(shí)兼具視角動(dòng)態(tài)隨動(dòng)和前后輔助線動(dòng)態(tài)加載等功能，為傳統(tǒng)的 AVM 系統(tǒng)紅海市場(chǎng)注入了一股新鮮的動(dòng)力。與此同時(shí)，自行科技借助自身領(lǐng)先的 AI 算法能力，基于 Zynq-7Z010 和 7Z020 平臺(tái)開發(fā)出了高性價(jià)比且豐富多樣的 IMS，其功能覆蓋廣泛，包括疲勞檢測(cè)，注意力檢測(cè)，身份識(shí)別、狀態(tài)識(shí)別、行為識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、情感識(shí)別、乘員狀態(tài)、后排識(shí)別等。

自行科技新一代 AVM 和 IMS 系統(tǒng)與行業(yè)現(xiàn)有方案相比實(shí)現(xiàn)了：

·更高性能。單顆 Zynq 芯片即可實(shí)現(xiàn)從環(huán)境表征到傳感器融合和特征提取的完整 ADAS 方案設(shè)計(jì)，使得自行科技的解決方案避免了所有其它跨芯片平臺(tái)方案芯片間傳輸?shù)膸捚款i和安全隱患，方案性能因而更高，也更穩(wěn)定、可靠。

·更低時(shí)延。低時(shí)延的實(shí)時(shí)反應(yīng)能力對(duì)駕駛安全至關(guān)重要。賽靈思 SoC 獨(dú)特的 FPGA 并行處理優(yōu)勢(shì)，使其可以靈活接入各類傳感器，并以納秒或微秒級(jí)并行處理來自整個(gè)前端傳感器的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)時(shí)延相對(duì) GPU 或者 CPU 都更低。

·更低系統(tǒng)總擁有成本（ TCO ）：自行科技充分利用 Zynq 里的 BRAM、查找表、寄存器、DSP 等豐富硬件資源，將計(jì)算復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)成功部署在低成本的 Zynq 芯片上，成功開發(fā)出高性價(jià)比、多功能且極具競(jìng)爭(zhēng)力的 IMS 和 ADAS 系統(tǒng)。

·更靈活。借助 FPGA 特有的可重配置功能，以及自行科技的深度學(xué)習(xí)模塊化設(shè)計(jì)及重組技術(shù)，自行科技全新解決方案能夠支持用戶根據(jù)需求自定義新的功能，或者方便地進(jìn)行傳感器的擴(kuò)展。同時(shí)，也為自行科技快速優(yōu)化部署新的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及后續(xù)各類 ADAS 系統(tǒng)功能的擴(kuò)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

·更智能、更安全：Zynq SoC的 DFX 功能，使得自行科技全新解決方案實(shí)現(xiàn)了多種 ADAS 功能在統(tǒng)一計(jì)算資源上的實(shí)時(shí)加載和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。例如，在新型 AVM 系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)其它駕駛輔助功能，如車道偏離告警系統(tǒng)（ LDW ）、盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ BSD ），從而令駕駛更加智能與安全。

圖 2– 自行科技汽車智能化產(chǎn)品布局圖

設(shè)計(jì)成效

自行科技基于 FPGA 硬件平臺(tái)持續(xù)開發(fā)出高性價(jià)比的 ADAS、IMS 等智能駕駛解決方案。相較于傳統(tǒng)的 I.MX6D 方案，自行科技全新 AVM 系統(tǒng)僅在主芯片上就比傳統(tǒng)芯片（I.MX6D方案）降低了 50% 以上的成本，而且在功能與性能上實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前主流智能汽車電子產(chǎn)品解決方案的水準(zhǔn)，可以滿足國(guó)內(nèi)外智能汽車電子產(chǎn)品市場(chǎng)的需求。

目前，自行科技基于 FPGA 平臺(tái)開發(fā)的各類智能駕駛電子產(chǎn)品及解決方案，已成功在國(guó)內(nèi)商用車與乘用車（中國(guó)最大客車品牌，以及年銷售額200萬的知名合資汽車品牌車型等）前裝市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，累計(jì)出貨已達(dá)數(shù)萬臺(tái)。

圖 3– 客車DMS產(chǎn)品示意圖

圖4– 汽車AVM產(chǎn)品示意圖