工业现场总线未知领域中的神秘传送者
工业网络系统的感知-传输-控制一体化：挑战与进展
在数字化转型和智能制造的浪潮中，工业网络系统（Industrial Network Systems, INS）扮演着关键角色。它们是自动控制技术、计算机技术、通信网络技术等先进科技的高效融合产物，以实现生产过程的最优化、流程简化和效率最大化。
INS不仅集成了感知功能以获取现场数据，还具备适变传输能力来保证信息准确无误地到达目的地。此外，它们还能够协同控制，通过实时调整生产参数以应对各种变化。这一三位一体设计赋予了INS结构网络化、高效现场控制和功能分散性的显著优势，是实现工业信息物理系统（Industrial Cyber-Physical System, ICPS）的核心。
然而，这种设计也面临诸多挑战。首先，在资源受限条件下，异构终端之间如何有效融合成为难题；其次，在复杂多变的通信环境中，要同时保证时间确定性与传输可靠性是一个巨大的工程；再者，在网络环境下，信息与控制交互耦合导致协同控制更加复杂。
为了克服这些挑战，我们需要综合利用控论学、通信学以及计算科学理论，将控论优化理论与通信网络设计方法相结合，为形成具有自适应特性的新一代INS奠定基础。在这样的背景下，本文旨在探讨“感知-传输-控制一体化”这一概念，并分析其在国内外研究中的现状和未来发展趋势。
我们将从非理想通信下的异构网络分布式融合估计、面向感知和控制的适变传输，以及在复杂系统中的协同控制三个方面进行综述，同时提出了一种基于分层架构的手段，以提高整体性能。本文最后提出了对于未来的展望，即联合设计将会是提升ICPS性能的一条重要路径，并且随着相关领域技术不断进步，这个范式将会得到进一步完善。
综上所述，“感知-传输-控制一体化”不仅是当前工业界追求的一项重要目标，也是推动工业制造向智能制造转型不可或缺的一环。通过持续探索和创新，我们有理由相信这一挑战不仅可以克服，而且将为行业带来革命性的改变。
