工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展仿佛是天赐良机引领着技术发展的双轮车在信息高速公路上奔
工业网络系统：一个融合自动控制、计算机技术和通信网络技术的复杂体。这类系统通过高度融合，实现了信息系统与工业物理过程的协同，使得生产更加优化、流程简化、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。它集成了感知、传输和控制功能，具有结构网络化、控制现场化和功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的关键。然而，感知-通信-控制一体设计面临多重挑战，如资源受限终端难以融合，以及在复杂环境中确保时间确定性与传输可靠性。此外，在网络环境下信息交互耦合也带来了额外难题。
为了应对这些挑战，我们需要综合利用理论来分析与设计，一般而言，将控制优化理论与通信网络设计相结合，并能适应系统动态变化以及自适应于不同能力水平的新一代工业网络产生。在进行一体设计时，我们必须清晰地表达三者之间相辅相成且相互制约关系，以揭示三者的相互作用并提升整体性能。
我们将从非理想通信条件下的异构分布式融合估计、面向感知与控制的适变传输，以及在复杂环境下的协同控制三个方面综述国内外研究现状及进展。特别是如何实现联合设计？过去，独立分离式设计限制了整个性能提升，而恶劣环境下导致状态不可测或部分信息丢失，这些问题迫切需要解决。
本文初步探索了一种感知-通信-控制的一体设计方法，并提出了如图所示的一种分层架构。底层部署边缘估计终端用于预处理原始数据并进行转发，以减少能量消耗和冲突。此外，每个簇配备一个边缘估计终端，并将其组成中间层以利用边缘计算技术去除冗余提高精度。
这种框架使得感知为控提供支撑，传输负责实时可靠交互，同时保证稳定高效运行，为未来研究方向指明了方向。而随着学科交叉发展，“感知-传输-控制一体”范式也将不断涌现，其应用范围会扩大，最终成为生产过程智能优化的一个重要途径！
