工业网络系统的感知-传输-控制一体化在工业现场总线的种类中展现挑战与进展犹如智慧之手指引前行
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，实现了生产过程与信息系统的协同工作，为工业制造提供数字化、网络化和智能化的解决方案。工业网络系统具备一体化感知、传输和控制功能，其优点包括结构网络化、现场控制和功能分散。此设计面临挑战，如异构终端融合难题、复杂通信环境下的时间确定性要求以及在网络环境下信息交互耦合等。
为了应对这些挑战，我们必须综合利用理论，结合控制优化与通信网络设计，以形成具有自适应能力的新型工业网络。实现一体化设计需要清晰阐述感知-传输-控制三者之间相互依赖关系，为提升整体性能奠定基础。
本文围绕感知-传输-控制一体化框架，分析了其内涵特征，以及面临的挑战和关键问题，从非理想通信下的分布式融合估计、高效适变传输到复杂协同控制等方面，总结了国内外研究现状。
为了解决过去独立分离设计导致的问题，本文探索了一种联合设计方法，并提出了一个分层架构。在这个架构中，每个边缘估计终端负责预处理原始数据并进行转发，以减少能量消耗并提高可靠性。此外，该架构允许最小化感知-传输-控制总代价，并支持资源受限自适应调度与联合设计。
将感知过程与实时可靠交互结合，将保证系统稳定高效运行，这促进了工业网路系统协同能力的提升。随着跨学科研究不断深入，“感知-传输-控制一体化”范式将持续发展，使得应用范围扩大，将为生产过程智能化带来更多可能性。
