數萬智能汽車量產應用的ADAS、IMS方案

自行科技基于 FPGA 平臺持續量產高可靠性、高性價比的高級駕駛輔助系統（ ADAS ）、智能座艙系統（ IMS ）等車內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先的智能駕駛解決方案及設備提供商，也是基于 FPGA 硬件平臺開發計算機視覺與傳感器融合技術的中國先鋒企業，在 FPGA 賦能的圖像處理技術和深度學習技術領域，具有深厚的人才和技術儲備，以及完善的產品開發工具鏈。同時，該公司還是中國“駕駛員注意力監測系統性能要求及試驗方法”（行業稱作 DMS ）國家標準制定起草單位之一、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。

圖1–自行科技的核心技術

項目概述

人工智能、5G和車聯網技術的發展，正在重新定義未來汽車的安全和人機交互體驗，與之相應的各種智能駕駛技術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。借助賽靈思車規級 Zynq?-7000 SoC 系列自適應計算平臺，自行科技持續量產了一系列 ADAS 和 IMS 等車內外視覺感知類智能駕駛解決方案。賽靈思 Zynq 平臺的動態功能轉換（ DFX ）功能，為自行科技提供了更高性能、更低時延，以及多種 ADAS 功能在統一計算資源上實時加載和動態轉換的靈活應變能力。

行業挑戰

環視系統（AVM，Around View Monitor）是近年來滲透率最高的 ADAS 功能之一，也被稱為 360 度全景環視系統。該系統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境數據，幫助駕駛員了解車輛周邊的環境，并在危險發生前提供及時提醒。和單純的前視或者后視系統相比，AVM 需要實時處理來自車身 360° 的數據，同時通過圖像拼接、視頻處理等技術幫助駕駛員實現快速決策。

傳統的 AVM 系統通常基于 ARM 或 GPU 來實現，例如，恩智浦的 I.MX6 系列芯片。這些芯片平臺應用于 AVM 系統會面臨各種局限，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模部署需求。

與此同時，在智能座艙領域，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展，在傳統的語音、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受到消費者喜愛。面對多元且持續變化的體驗需求、智能化需求、傳感器融合需求，加上亙古不變的成本要求，在有限的座艙環境中，現有 ASIC、ASSP、DSP等固定或者標準處理器平臺，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 設計經驗的自行科技，率先意識到 FPGA 所具備的部署靈活，啟動速度快、穩定性強、邏輯資源豐富、可自適應調配等特點，能夠很好地滿足 AVM 和 IMS 系統所需要的各種功能。他們希望結合自有的全球領先 AI 技術和出色的 FPGA 開發能力，為業界打造新一代 AVM 和 IMS 系統。

解決方案

自行科技選擇了賽靈思車規級（ XA ）Zynq?-7000 SoC 系列自適應計算平臺打造新一代 AVM 和 IMS 系統。

自行科技 CEO 關艷峰博士表示：“Zynq SoC 作為基于 FPGA 的異構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（ 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。這些功能與我們領先的 AI 深度學習技術以及計算機視覺和傳感器融合技術相結合，為我們打造全新一代 AVM 和 IMS 系統帶來了寶貴的差異化和領先性優勢。”

針對客戶需求，自行科技基于賽靈思成熟的車規級 Zynq-7Z010  平臺開發出一套高效的AVM 系統，實現了啟動速度快、拼接失真低和高魯棒性，同時兼具視角動態隨動和前后輔助線動態加載等功能，為傳統的 AVM 系統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先的 AI 算法能力，基于 Zynq-7Z010 和 7Z020 平臺開發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、狀態識別、行為識別、手勢識別、情感識別、乘員狀態、后排識別等。

自行科技新一代 AVM 和 IMS 系統與行業現有方案相比實現了：

●   更高性能。單顆 Zynq 芯片即可實現從環境表征到傳感器融合和特征提取的完整 ADAS 方案設計，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的帶寬瓶頸和安全隱患，方案性能因而更高，也更穩定、可靠。

●   更低時延。低時延的實時反應能力對駕駛安全至關重要。賽靈思 SoC 獨特的 FPGA 并行處理優勢，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據，系統時延相對 GPU 或者 CPU 都更低。

●   更低系統總擁有成本(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，將計算復雜的深度學習網絡成功部署在低成本的 Zynq 芯片上，成功開發出高性價比、多功能且極具競爭力的 IMS 和 ADAS 系統。

●   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習模塊化設計及重組技術，自行科技全新解決方案能夠支持用戶根據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化部署新的深度神經網絡，以及后續各類 ADAS 系統功能的擴展打下了堅實的基礎。

●   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了多種 ADAS 功能在統一計算資源上的實時加載和動態轉換。例如，在新型 AVM 系統上實現其它駕駛輔助功能，如車道偏離告警系統（ LDW ）、盲區監測系統（ 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品布局圖

設計成效

自行科技基于 FPGA 硬件平臺持續開發出高性價比的 ADAS、IMS 等智能駕駛解決方案。相較于傳統的 I.MX6D 方案，自行科技全新 AVM 系統僅在主芯片上就比傳統芯片（I.MX6D方案）降低了 50% 以上的成本，而且在功能與性能上實現了當前主流智能汽車電子產品解決方案的水準，可以滿足國內外智能汽車電子產品市場的需求。

目前，自行科技基于 FPGA 平臺開發的各類智能駕駛電子產品及解決方案，已成功在國內商用車與乘用車（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）前裝市場實現穩定量產，累計出貨已達數萬臺。

圖3–客車DMS產品示意圖

圖4–汽車AVM產品示意圖