工业网络系统的感知-传输-控制一体化以总线通信四大使者为引领挑战与进展交织成舞
工业网络系统：融合控制与信息通信的智慧体。这种系统通过高度集成自动化技术、计算机技术和通信网络技术，实现了信息系统与工业物理过程的协同，以达到生产优化、流程简化和效率最大化，对于推动工业制造的数字化、网络化和智能化发展至关重要。它们集成了感知能力、适应性传输方式以及协同控制功能，具有结构网络化、高效现场控制和功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。
然而，这一感知-传输-控制一体设计面临诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端融合困难，以及复杂多变通信环境中的时间确定性与传输可靠性的要求高。在这些挑战中，我们探讨了非理想通信下异构网络分布式融合估计、面向感知和控制的适变传输，以及在复杂网络环境下的协同控制策略。
为了克服这些挑战，本文提出了一个分层架构（图2），底层部署边缘估计终端进行原始数据预处理和转发，以减少能量消耗并提高实时性。此外，所有边缘估计终端构成了中间层，利用边缘计算对接收到的数据进行过滤提取，并将局部估值传递到融合中心。这有助于最小化感知-传输-控制总代价，并开展自适应资源调度与联合设计。
通过这一体设计，我们使得感知过程为控制提供信息支撑，传输过程确保实时可靠交互，而控制过程为保证稳定运行提供决策，从而提升了工业网络系统的协同能力。随着跨学科研究不断进展，我们预见未来“感知-传输-控制一体”范式将不断涌现，其应用范围将持续扩大，在生产过程中发挥越来越重要的地位。
