工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展Can总线引领创新之路

工业网络系统：融合控制与信息通信的动态体。这种系统将自动控制技术、计算机技术和通信网络技术高度结合，通过网络实现了信息系统与物理过程的协同，以达到生产最优化、流程简化和效率最大化，对促进工业制造数字化、网络化和智能化发展至关重要。工业网络系统集成了感知、传输和协同控制功能，具有结构网络化、现场控制及功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。不过，感知-通信-控制一体设计面临诸多挑战，如资源受限终端融合难题、复杂环境下的通信需求高强度以及在网络下交互耦合性问题等。为了应对这些挑战，我们需要分析与设计满足实时可靠泛在通信和敏捷精确协同控制的需求，并综合利用理论，将优化理论与设计方法相结合，以形成自适应于动态变化且具备高能力的新型工业网路系统。

要实现一体整合，我们必须清晰表达三者的耦合作用基础上为揭示三者间相互作用提升性能奠定。在本文中，我们围绕一体框架，首先阐述了内涵及其特征，然后分析了“感知-传输-控制”面临的挑战及关键问题，从非理想条件下的异构分布式融合估计到适变传输以及复杂环境下的协同控制三个方面，总结国内外研究现状及进展。

如何进行联合设计？传统理论通常假设完美或符合特定模型，但这约束了整体性能提升。在恶劣环境下，有些状态不可测，或是部分信息丢失影响性能。联合设计是一种有效途径。本文初步探索了一体框架并提出了如图所示分层架构底层部署边缘估计终端负责预处理数据转发目的是减少能量消耗降低冲突提高交互可靠性由于感知范围有限地理位置将终端分簇每簇一个边缘估计终端所有边缘构成中间层使用边际计算技术过滤提取融合去除冗余提高精度局部值传递中心