现场总线之谜揭秘其背后的挑战与进展
在工业网络系统的设计与实现中，感知-传输-控制一体化是提升系统协同能力和整体性能的关键。然而，这一过程面临着诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端融合、复杂多变的通信环境以及网络环境下信息和控制交互耦合等。
为了解决这些问题，本文首先介绍了工业网络系统的内涵及其主要特征，然后分析了感知-传输-控制一体化设计所面临的挑战，并综述了国内外研究现状和进展。具体而言，文章从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、以及网络环境下的复杂系统协同控制三个方面进行探讨。
为了实现感知-传输-控制联合设计，本文提出了一种分层架构，其中底层部署边缘估计终端负责对原始感知数据的预处理和信息转发，以减少能量消耗和提高实时性。此外，所有边缘估计终端构成中间层，利用边缘计算技术对接收到的原始感知数据进行信息过滤、提取与融合，以提高精度并将局部估计值传递到融合中心。
通过这种分层架构，可以最小化工业网络系统的总代价，并开展资源受限自适应网络资源调度与控制律等联合设计。随着交叉学科领域如自动化学科、通信科学等不断发展，我们可以预见“感知-传输-控制一体化”范式将不断涌现，其应用范围将扩大至各个行业，为生产过程智能化提供强有力的支持。