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。與此同時，各種智能駕駛技術的迭代與部署也日益加速。著眼智能駕駛領域，高級駕駛輔助系統（ ADAS ）和智能座艙系統（ IMS ）作為率先啟動的兩大重要領域，正從“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。
自行科技作為中國本土最早接觸 FPGA 的企業之一，以及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，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
挑戰一：環視系統面臨多重局限
環視系統（ AVM ）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。與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，其中會面臨各種局限，例如，ARM 效率低、GPU 功耗高、啟動時間慢、成本高等。這些局限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。
挑戰二：智能座艙迅速演進
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，除了傳統的語音、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越來越受到消費者的喜愛。
面對多元且持續變化的體驗需求、智能化需求和傳感器融合需求，加之亙古不變的成本要求，在有限的座艙環境中，現有的 ASIC、ASSP、DSP 等固定或者標準處理器平臺，均難以在尺寸、性能、成本等方面同時滿足所有上述需求。
自行科技憑借豐富的 FPGA 設計經驗，率先意識到 FPGA 部署靈活、啟動速度快、穩定性強、邏輯資源豐富且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。因此，自行科技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
自行科技選擇賽靈思車規級（ XA ）Zynq™-7000 SoC 系列自適應計算平臺，打造了新一代 AVM 和 IMS 系統。
自行科技基于 Zynq -7Z010 平臺開發出一套高效的 AVM 系統，達到了啟動速度快、拼接失真低和高魯棒性，并且實現了視角動態隨動和前后輔助線動態加載等功能。同時，自行科技借助自身領先的 AI 算法實力，基于 Zynq- 7Z010 和 7Z020 平臺開發出高性價比且豐富多樣的智能座艙系統（ IMS ），其功能覆蓋：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。
與行業現有方案相比，自行科技新一代 AVM 和 IMS 系統實現了五大突破：
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擴展。同時，也為自行科技快速優化部署新的深度神經網絡、后續各類ADAS系統功能的擴展，打下了堅實基礎。
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，并以納秒或微妙級并行處理來自整個前段傳感器的數據，因而使得系統時延相對GPU或者CPU更低。
更智能、更安全
Zynq SoC具備的動態功能轉換（DFX）功能，支持多種ADAS功能在統一計算資源上實時加載和動態轉換。例如，在新型AVM系統上實現其他駕駛輔助功能，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和安全。
更高性能
單顆Zynq芯片即可實現從環境表征到傳感器融合、特征提取的完整的ADAS方案設計，避免了跨芯片平臺方案芯片間傳輸的帶寬瓶頸和安全隱患，令方案性能更高，也更穩定、可靠。
更低的系統總擁有成本
自行科技充分利用Zynq里面的BRAM、查找表、寄存器、DSP等豐富的硬件資源，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。
自行科技汽車智能化產品布局圖
設計成效
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）低 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。
客車DMS產品示意圖
汽車AVM產品示意圖
Zynq SoC 作為基于 FPGA 的異構多處理器硬件處理器平臺，集可編程邏輯和片上處理系統為一體，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、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。——關艷峰博士，自行科技 CEO
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