数万智能汽车量产应用的ADAS、IMS方案

自行科技基于 FPGA 平台持续量产高可靠性、高性价比的高级驾驶辅助系统（ ADAS ）、智能座舱系统（ IMS ）等车内外视觉感知类智能驾驶解决方案。

深圳市自行科技有限公司是一家全球领先的智能驾驶解决方案及设备提供商，也是基于 FPGA 硬件平台开发计算机视觉与传感器融合技术的中国先锋企业，在 FPGA 赋能的图像处理技术和深度学习技术领域，具有深厚的人才和技术储备，以及完善的产品开发工具链。同时，该公司还是中国“驾驶员注意力监测系统性能要求及试验方法”（行业称作 DMS ）国家标准制定起草单位之一、博世（ Bosch ）中国软件合作商，以及丰田通商和赛灵思认证合作伙伴之一。

图1–自行科技的核心技术

项目概述

人工智能、5G和车联网技术的发展，正在重新定义未来汽车的安全和人机交互体验，与之相应的各种智能驾驶技术的迭代与部署也日益加速。

“智能驾驶，ADAS先行”。ADAS 和 IMS 作为率先启动的智能驾驶两大重要领域，从“驾驶自动化”和“座舱智能化”两大方向，推动着智能驾驶的落地进程。

自行科技是中国本土最早接触 FPGA 的企业之一，也是赛灵思在中国最早的汽车市场认证合作伙伴之一。借助赛灵思车规级 Zynq®-7000 SoC 系列自适应计算平台，自行科技持续量产了一系列 ADAS 和 IMS 等车内外视觉感知类智能驾驶解决方案。赛灵思 Zynq 平台的动态功能转换（ DFX ）功能，为自行科技提供了更高性能、更低时延，以及多种 ADAS 功能在统一计算资源上实时加载和动态转换的灵活应变能力。

行业挑战

环视系统（AVM，Around View Monitor）是近年来渗透率最高的 ADAS 功能之一，也被称为 360 度全景环视系统。该系统通过安装在车辆前后左右的四个摄像头传感器感知车外的环境数据，帮助驾驶员了解车辆周边的环境，并在危险发生前提供及时提醒。和单纯的前视或者后视系统相比，AVM 需要实时处理来自车身 360° 的数据，同时通过图像拼接、视频处理等技术帮助驾驶员实现快速决策。

传统的 AVM 系统通常基于 ARM 或 GPU 来实现，例如，恩智浦的 I.MX6 系列芯片。这些芯片平台应用于 AVM 系统会面临各种局限，如 ARM 效率低、GPU功耗高、启动时间慢且成本高等特点，使其无论从能效还是成本上，都无法满足车厂智能驾驶的超大规模部署需求。

与此同时，在智能座舱领域，随着终端消费者对智能座舱多元化交互体验的需求日益发展，在传统的语音、触控交互外，基于视觉传感器的智能交互、多传感器融合智能交互也愈发受到消费者喜爱。面对多元且持续变化的体验需求、智能化需求、传感器融合需求，加上亘古不变的成本要求，在有限的座舱环境中，现有 ASIC、ASSP、DSP等固定或者标准处理器平台，均都难以在尺寸、性能、成本等各方面同时满足所有上述需求。

拥有丰富 FPGA 设计经验的自行科技，率先意识到 FPGA 所具备的部署灵活，启动速度快、稳定性强、逻辑资源丰富、可自适应调配等特点，能够很好地满足 AVM 和 IMS 系统所需要的各种功能。他们希望结合自有的全球领先 AI 技术和出色的 FPGA 开发能力，为业界打造新一代 AVM 和 IMS 系统。

解决方案

自行科技选择了赛灵思车规级（ XA ）Zynq™-7000 SoC 系列自适应计算平台打造新一代 AVM 和 IMS 系统。

自行科技 CEO 关艳峰博士表示：“Zynq SoC 作为基于 FPGA 的异构多处理器硬件处理器平台，集可编程逻辑（ PL ）和片上处理系统（ PS ）为一体，不仅拥有一般处理器，如ASIC、ASSP 和 DSP 的功能，而且还拥有其它处理器所不具备的更多功能。这些功能与我们领先的 AI 深度学习技术以及计算机视觉和传感器融合技术相结合，为我们打造全新一代 AVM 和 IMS 系统带来了宝贵的差异化和领先性优势。”

针对客户需求，自行科技基于赛灵思成熟的车规级 Zynq-7Z010  平台开发出一套高效的AVM 系统，实现了启动速度快、拼接失真低和高鲁棒性，同时兼具视角动态随动和前后辅助线动态加载等功能，为传统的 AVM 系统红海市场注入了一股新鲜的动力。与此同时，自行科技借助自身领先的 AI 算法能力，基于 Zynq-7Z010 和 7Z020 平台开发出了高性价比且丰富多样的 IMS，其功能覆盖广泛，包括疲劳检测，注意力检测，身份识别、状态识别、行为识别、手势识别、情感识别、乘员状态、后排识别等。

自行科技新一代 AVM 和 IMS 系统与行业现有方案相比实现了：

●   更高性能。单颗 Zynq 芯片即可实现从环境表征到传感器融合和特征提取的完整 ADAS 方案设计，使得自行科技的解决方案避免了所有其它跨芯片平台方案芯片间传输的带宽瓶颈和安全隐患，方案性能因而更高，也更稳定、可靠。

●   更低时延。低时延的实时反应能力对驾驶安全至关重要。赛灵思 SoC 独特的 FPGA 并行处理优势，使其可以灵活接入各类传感器，并以纳秒或微秒级并行处理来自整个前端传感器的数据，系统时延相对 GPU 或者 CPU 都更低。

●   更低系统总拥有成本(TCO)：自行科技充分利用 Zynq 里的 BRAM、查找表、寄存器、DSP 等丰富硬件资源，将计算复杂的深度学习网络成功部署在低成本的 Zynq 芯片上，成功开发出高性价比、多功能且极具竞争力的 IMS 和 ADAS 系统。

●   更灵活。借助 FPGA  特有的可重配置功能，以及自行科技的深度学习模块化设计及重组技术，自行科技全新解决方案能够支持用户根据需求自定义新的功能，或者方便地进行传感器的扩展。同时，也为自行科技快速优化部署新的深度神经网络，以及后续各类 ADAS 系统功能的扩展打下了坚实的基础。

●   更智能、更安全：Zynq SoC的 DFX 功能，使得自行科技全新解决方案实现了多种 ADAS 功能在统一计算资源上的实时加载和动态转换。例如，在新型 AVM 系统上实现其它驾驶辅助功能，如车道偏离告警系统（ LDW ）、盲区监测系统（ BSD ），从而令驾驶更加智能与安全。

图2–自行科技汽车智能化产品布局图

设计成效

自行科技基于 FPGA 硬件平台持续开发出高性价比的 ADAS、IMS 等智能驾驶解决方案。相较于传统的 I.MX6D 方案，自行科技全新 AVM 系统仅在主芯片上就比传统芯片（I.MX6D方案）降低了 50% 以上的成本，而且在功能与性能上实现了当前主流智能汽车电子产品解决方案的水准，可以满足国内外智能汽车电子产品市场的需求。

目前，自行科技基于 FPGA 平台开发的各类智能驾驶电子产品及解决方案，已成功在国内商用车与乘用车（中国最大客车品牌，以及年销售额200万的知名合资汽车品牌车型等）前装市场实现稳定量产，累计出货已达数万台。

图3–客车DMS产品示意图

图4–汽车AVM产品示意图