工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展Can协议的智慧引领未来
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控制技术、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，以达到生产最优化、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。它具备感知能力、高效传输能力以及协同控制能力，拥有结构性网络、高度现场性和功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的关键。
然而，这种一体设计面临多重挑战，如资源受限下的异构终端融合难题、复杂变幻中的高时间确定性与传输可靠性的需求，以及在网络环境下信息交互耦合作用的问题等。为了应对这些挑战，我们需要综合运用控制理论、通信理论以及感知科学，结合优化理论与网络设计方法，以形成能够适应系统动态变化及自适应于网络性能的一代新型工业网路系统。
要实现这一体设计，我们必须清晰阐明感知-传输-控制三者间相辅相成且相互制约的紧密联系，为揭示它们之间相互作用并提升整体性能奠定基础。这不仅包括非理想通信条件下的异构分布式融合估计，还涉及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研究。本文围绕这一框架，从分析了“感知-传输-控制一体”面临的问题到探讨国内外研究现状，并深入浅出地展开了三个方面：非理想通信下分布式融合估计、适变数据传输策略以及复杂环境中的协同调控策略。
为了解决过去独立分离设计导致的问题，本文提出了一个新的思路——联合设计。在恶劣工厂环境中，当某些状态无法直接测量时，部分数据丢失或超时也会影响到整体性能。因此，我们需要一种有效途径来解决这些问题，比如提出了一种新的分层架构，其中边缘设备负责原始数据预处理和转发，而中间层利用边缘计算进行过滤提取以提高精度。
随着跨学科领域不断进步，如今我们正处于“感知-传输-控制一体”的探索阶段。在未来的发展趋势中，不仅将会有更多关于如何优化每个环节而言的研究，也将涌现出全新的范式来促进整个体系的协作优化。此外，这种联合设计还将为未来更广泛范围内应用提供强大的工具，使得工业网路在生产过程中的角色变得越发重要！
