伴隨人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與智慧道路建設(shè)運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求的結(jié)合，車(chē)路協(xié)同（ V2X ）在高速公路的落地應(yīng)用將得到有力推動(dòng)。據(jù)估計(jì)，中國(guó)有 15 萬(wàn)公里高速公路和 25 萬(wàn)個(gè)城市路口將開(kāi)展智能化、網(wǎng)聯(lián)化改造。

    激光雷達(dá)作為車(chē)路協(xié)同中核心傳感器，憑借卓越的主動(dòng)感知特性，有望實(shí)現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。但與此同時(shí)，其對(duì)路側(cè) AI 邊緣計(jì)算機(jī)的性能也提出了更高要求。

    雪湖科技聚焦于智慧交通的的激光雷達(dá) AI 感知，推出了嵌入式 AI 感知邊緣計(jì)算機(jī) LiDAREYE™。該平臺(tái)內(nèi)置賽靈思 Zynq® UltraScale+™ ZU7EV 和雪湖科技自研的 AI 硬件加速引擎與 AI 算法，專為激光雷達(dá) 3D 點(diǎn)云的 AI 感知計(jì)算而設(shè)計(jì)。它能在低于百毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別，并提供目標(biāo)位置、尺寸、速度及方向等多種檢測(cè)參數(shù)，從而助力道路車(chē)輛實(shí)時(shí)判斷交通狀況，以便調(diào)節(jié)行駛狀態(tài)、選擇行駛車(chē)道，有效避免碰撞和其他交通事故。

    目前，雪湖科技在智慧交通和車(chē)路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)（ CVIS ）方面，已與多家行業(yè)頭部企業(yè)就 LiDAREYE™ 部署開(kāi)展深入合作。

圖：雪湖科技 AI感知邊緣計(jì)算機(jī)LiDAREYE™

    項(xiàng)目挑戰(zhàn)

    區(qū)別于大多數(shù) AI 邊緣計(jì)算場(chǎng)景，智慧交通場(chǎng)景具有其自身的特殊性，在 AI 感知和邊緣計(jì)算場(chǎng)景下面臨三大挑戰(zhàn)。

    1

    高精度感知算法需求

    不同于室內(nèi)或封閉環(huán)境，汽車(chē)必須應(yīng)對(duì)道路上的各種對(duì)象。此外，汽車(chē)還必須解決速度和復(fù)雜的氣象條件對(duì)激光點(diǎn)云的感知準(zhǔn)確性造成的影響。盡管 3D 深度學(xué)習(xí)算法能夠提升精度，但 GPU 架構(gòu)本身存在性能局限，因此處理幀率遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足應(yīng)用需求。

    2

    低時(shí)延要求

    為了實(shí)現(xiàn)全息路口、車(chē)路協(xié)同和自動(dòng)駕駛等上層應(yīng)用，動(dòng)輒需要對(duì)十多萬(wàn)點(diǎn)形成的點(diǎn)云進(jìn)行 AI 實(shí)時(shí)處理。如何在感知計(jì)算層保障高性能計(jì)算，同時(shí)滿足低時(shí)延的數(shù)據(jù)處理要求，成為智慧道路邊緣計(jì)算方案的關(guān)鍵指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。雖然 GPU 能夠提供出色的并行計(jì)算能力，但面對(duì)稀疏點(diǎn)云的計(jì)算依然捉襟見(jiàn)肘。

    3

    惡劣的運(yùn)行環(huán)境

    在很多國(guó)家，道路的氣候條件紛繁復(fù)雜，這就對(duì)計(jì)算設(shè)備的可靠性提出了更加嚴(yán)苛的要求。通常，AI 計(jì)算平臺(tái)大多為室內(nèi)使用所設(shè)計(jì)，無(wú)法支持在寬溫度范圍和復(fù)雜氣候條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

解決方案

    為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，雪湖科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了賽靈思的工業(yè)級(jí) Zynq UltraScale+ ZU7EV MPSoC 器件作為其核心芯片平臺(tái)。

    在設(shè)計(jì)上，高度集成的 ZU7EV 工業(yè)級(jí)平臺(tái)將特性豐富的 64 位四核 ARM® Cortex®A53 處理器、雙核 Cortex-R5 處理系統(tǒng)（ PS ）與賽靈思可編程邏輯（ PL ）UltraScale FPGA 架構(gòu)集成在單個(gè)器件中。借助該平臺(tái)的價(jià)值優(yōu)勢(shì)，雪湖科技實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)突破：

    高性能計(jì)算能力：

    相較于較 2D 算法，雪湖科技 LiDAREYE 的 3D 點(diǎn)云感知引擎將精度提升了 5%，從而提供了更高的激光點(diǎn)云 AI 感知精度。

    低時(shí)延：

    Zynq 器件獨(dú)特的 PL 特性提供了高水準(zhǔn)的軟硬件可重配置能力與并行計(jì)算功能，支持雪湖科技為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)處理和后處理以及網(wǎng)絡(luò)本身進(jìn)行全流水加速，從而實(shí)現(xiàn)小于 100 毫秒的超低時(shí)延，可以完美滿足車(chē)路協(xié)同場(chǎng)景下的性能需求。

    寬溫度范圍：

    Zynq 平臺(tái)支持寬泛的工作溫度范圍，允許 LiDAREYE 在 -20 至 70 攝氏度的范圍內(nèi)可靠運(yùn)行。

設(shè)計(jì)成效

    雪湖科技 LiDAREYE 現(xiàn)已在中國(guó)各地的重要智慧交通與車(chē)路協(xié)同項(xiàng)目中獲得采用，并因性能優(yōu)異、可靠性高而贏得客戶的高度認(rèn)可。