智能座舱架构与功能开发流程详解

传统座舱引入各种辅助驾驶功能之后,要求驾驶员能够熟练掌握驾驶舱的交互方式,能够了解系统的能力与使用限制,能够理解系统的输入/输出关系,在此基础上决定如何操控辅助驾驶系统。在后续下一代架构中,智能座舱将实现语音控制和手势控制技术突破,基于多种模式感知手段的融合,使感知更精准和更主动。

座舱AI智能交互系统是一个独立系统,独立迭代,每月OTA。整个智能座舱系统架构可以参考如下设计模型进行相应的信息交互。与智能驾驶域不同,智能座舱域更偏向于交互层级,也即更加重视智能互联。因此对于 络通信、数据流等信息更加重视。

智能座舱算法算力解析

智能座舱的高速发展催生算法数量攀升,算力需求增加。到2021年,摄像头能够覆盖轿车乘客,IMS检测最多达5人,多模语音分离最多也达到5人,2022年,大概有150个算法驱动300个以上的场景应用;到2023年,开发者生态建立后,第三方感知将大幅增加,全车的离线多模语音交互将需要更多的算力。车载智能化AI系统包括车载AI场景、算法、开发工具、计算架构、车载AI芯片。整个智能座舱AI系统视觉、语音、多模融合。23年,座舱AI算法将达到白万级。

在数据方面整体提高50%的处理效率,在算法方面平衡计算和带宽上的高效神经 络结构。在算力上将从个位数量级向百位数量级增长,一般情况智能AI座舱是一个独立系统,独立迭代,每月OTA。

如下表示了智能座舱在其AI算法发展上的能力分配表。总结起来智能座舱算法模块主要分为几个大类:

驾驶员面部识别类:包含人头识别、人眼识别、眼睛识别等;

驾驶员动作识别类:手势动作识别、身体动作识别、嘴唇识别等;

座舱声音识别类:前排双音区检测、声纹识别、语音性别识别/年龄识别等;

座舱光线识别类:座舱氛围灯、座舱主体背景、座舱内饰等;

如下图表示了比较全面的智能座舱算法库。

细化下来,将其中的开发过程进行放大可以看到:从数据平台到开发平台搭建及软硬件开发过程涉及如下:

1)数据缺陷

这一过程中,首先需要从已量产的产品中提取数据缺陷DATA-Failure;数据缺陷包含数据漏检,虚假数据,数据校验不通过部分等;

2)数据采集

针对数据缺陷需要重新进行数据采集DATA-Collection,该采集过程包含在开发阶段通过搭建的数据采集平台进行数据采集(比如可以是实车在驾驶过程中用到的驾驶舱内外行车记录仪、全景影像、前视或周视摄像头等),也包含在已经量产的车型中设置的数据埋点或影子模式方式进行;

3)数据标注

采集数据进行数据标注DATA-Label,这里需要注意的是智能座舱和智能驾驶的标注方式上有所不同;如座舱主要涉及图片、语音等标注,ADAS主要涉及道路环境语义(如车道线、护栏、锥桶等标注类型)等标注;

4)数据模型

对于智能座舱算法而言,最重要的是进行人工智能的机器视觉算法训练,该过程涉及形成较为精准的数据模板,将标注后的数据用于进行数据模型训练DATA-Model。

2、应用开发框架

AI算法仓库主要是对数据平台中的数据模型进行有效训练,模型训练主要高中低三种渐进开发模式。

高级模式:该AI算法仓库中训练模型复杂,需要耗费较多的AI算力用于权值检测、关键点检测、图像语义分割,图形骨架提取等;

低级模式:算法仓库都是一些标准化模型,如安全带、座椅识别等标准件的识别等;这种类型的识别过程都是一些标准化的识别过程,甚至不包含浮点运算,都是整型运算,算法耗费算力小,效率高;

中级模式:算法仓库中复杂度一般,分类较多,嵌入多模型组合进行分类,可实现诸如抽烟、打电话等驾驶员基本的操作过程识别。需要说明的是该模型对于开发团队的能力建设要求较高。

3、应用集成框架

应用集成框架平台包含利用AI应用开发中间件集成模型框架,搭建通信及底层组件。在开发集成过程中包含模型转换(即浮点转定点)与编译,生成标准化模型,随后通过加载模型跟配置(配置可以放到固定的地方);定义输入输出:编写过程代码(包含处理逻辑),接收函数框架,定义消息类型(自动反序列化与序列化),释放软件等过程。后续可编译生成.so文件,并加载到感知管道Pipeline中。

总结

经过对座舱域系统的系统架构和软硬件进行安全升级后,座舱的发展将补齐“驾驶控制”这最后一个短板,迈向“全方位智能座舱”。随着技术逐步的成熟,可能会导致硬件架构的进一步集中,加速促成驾驶域与座舱域的融合,并最终形成车载中央计算机。

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