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

自行科技基于 FPGA 平臺持續(xù)量產(chǎn)高可靠性、高性價比的高級駕駛輔助系統(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 硬件平臺開發(fā)計算機視覺與傳感器融合技術(shù)的中國先鋒企業(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)儲備，以及完善的產(chǎn)品開發(fā)工具鏈。同時，該公司還是中國“駕駛員注意力監(jiān)測系統(tǒng)性能要求及試驗方法”（行業(yè)稱作 DMS ）國家標(biāo)準(zhǔn)制定起草單位之一、博世（ Bosch ）中國軟件合作商，以及豐田通商和賽靈思認證合作伙伴之一。

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圖 1 – 自行科技的核心技術(shù)

項目概述
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交互體驗，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 作為率先啟動的智能駕駛兩大重要領(lǐng)域，從“駕駛自動化”和“座艙智能化”兩大方向，推動著智能駕駛的落地進程。

自行科技是中國本土最早接觸 FPGA 的企業(yè)之一，也是賽靈思在中國最早的汽車市場認證合作伙伴之一。借助賽靈思車規(guī)級 Zynq?-7000 SoC 系列自適應(yīng)計算平臺，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 平臺的動態(tài)功能轉(zhuǎn)換（ DFX ）功能，為自行科技提供了更高性能、更低時延，以及多種 ADAS 功能在統(tǒng)一計算資源上實時加載和動態(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，并在危險發(fā)生前提供及時提醒。和單純的前視或者后視系統(tǒng)相比，AVM 需要實時處理來自車身 360° 的數(shù)據(jù)，同時通過圖像拼接、視頻處理等技術(shù)幫助駕駛員實現(xiàn)快速決策。

傳統(tǒng)的 AVM 系統(tǒng)通常基于 ARM 或 GPU 來實現(xiàn)，例如，恩智浦的 I.MX6 系列芯片。這些芯片平臺應(yīng)用于 AVM 系統(tǒng)會面臨各種局限，如 ARM 效率低、GPU功耗高、啟動時間慢且成本高等特點，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，在智能座艙領(lǐng)域，隨著終端消費者對智能座艙多元化交互體驗的需求日益發(fā)展，在傳統(tǒng)的語音、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)受到消費者喜愛。面對多元且持續(xù)變化的體驗需求、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，均都難以在尺寸、性能、成本等各方面同時滿足所有上述需求。

擁有豐富 FPGA 設(shè)計經(jīng)驗的自行科技，率先意識到 FPGA 所具備的部署靈活，啟動速度快、穩(wěn)定性強、邏輯資源豐富、可自適應(yīng)調(diào)配等特點，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（ XA ）Zynq?-7000 SoC 系列自適應(yīng)計算平臺打造新一代 AVM 和 IMS 系統(tǒng)。?

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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，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)以及計算機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?！?/p>

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

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

• 更高性能。單顆 Zynq 芯片即可實現(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，使得自行科技的解決方案避免了所有其它跨芯片平臺方案芯片間傳輸?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。

• 更低時延。低時延的實時反應(yīng)能力對駕駛安全至關(guān)重要。賽靈思 SoC 獨特的 FPGA 并行處理優(yōu)勢，使其可以靈活接入各類傳感器，并以納秒或微秒級并行處理來自整個前端傳感器的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)時延相對 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)出高性價比、多功能且極具競爭力的 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，或者方便地進行傳感器的擴展。同時，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)功能的擴展打下了堅實的基礎(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現(xiàn)了多種 ADAS 功能在統(tǒng)一計算資源上的實時加載和動態(tài)轉(zhuǎn)換。例如，在新型 AVM 系統(tǒng)上實現(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)測系統(tǒng)（ BSD ），從而令駕駛更加智能與安全。

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圖 2– 自行科技汽車智能化產(chǎn)品布局圖

設(shè)計成效
自行科技基于 FPGA 硬件平臺持續(xù)開發(fā)出高性價比的 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)，可以滿足國內(nèi)外智能汽車電子產(chǎn)品市場的需求。

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

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圖 3– 客車DMS產(chǎn)品示意圖

圖4– 汽車AVM產(chǎn)品示意圖