智能制造导论-p298.pdf - 第78页
2.4.2 结构体系 CPS 体系结构的一般形式如图 2-9 所示，它由决策层、网络层和物理层 组成，决策层通过语义逻辑计算，实现用户、感知和控制系统之间的 逻辑耦合；网络层通过网络传输计算，连接 CPS 在不同空间与时间的 子系统；物理层体现的是感知与控制计算，是 CPS 与物理世界的接口。
2.4.1 定义
具体而言，信息物理系统是在环境感知的基础上，通过计算、通信与
物理系统的一体化设计，形成可控，可信，可扩展的网络化物理设备
系统，通过计算进程与物理设备相互影响的反馈循环来实现深度融合
与实时交互，以安全、可靠、高效和实时的方式，监测或者控制一个
物理实体。
下面是从不同角度对物理信息系统的阐述：
l 在本质上，信息物理系统是以人、机、物的融合为目标的计算技
术，从而实现人的控制在时间、空间等方面的延伸，因此，人们
又将信息物理系统称为“人-机-物”融合系统。
l 在微观上，信息物理系统通过在物理系统中嵌入计算与通信内核，
实现计算进程(Computation Processes)与物理进程(Physical
Processes)的一体化。计算进程与物理进程通过反馈循环(Feedback
Loops)方式相互影响，实现嵌入式计算机与网络对物理进程可靠、
实时和高效的监测、协调与控制。
l 在宏观上，信息物理系统是由运行在不同时间和空间范围的、分
布式的、异构的系统组成的动态混合系统，包括感知、决策和控
制等各种不同类型的资源和可编程组件。各个子系统之间通过有
线或无线通信技术，依托网络基础设施相互协调工作，实现对物
理与工程系统的实时感知、远程协调、精确与动态控制和信息服
务。
2.4.2 结构体系
CPS体系结构的一般形式如图2-9所示，它由决策层、网络层和物理层
组成，决策层通过语义逻辑计算，实现用户、感知和控制系统之间的
逻辑耦合；网络层通过网络传输计算，连接CPS在不同空间与时间的
子系统；物理层体现的是感知与控制计算，是CPS与物理世界的接口。
2.4.2 结构体系
众所周知，自然界中的各种物理量的变化绝大多数是连续的，或者说
是模拟的，而信息空间则是数字的，充斥着大量离散量。从物理空间
到信息空间的信息流动，首先必须通过各种类型的传感器将各种物理
量转变成模拟量，再通过模拟数字转化器变成数字量，从而为信息空
间所接受。因此，从这个意义上说，传感器网络也可视为CPS中的一
个重要的组成部分。
在现实环境中，大量的传感器以无线通信方式自组织成网络，协同完
成对物理环境或物理对象的监测感知，传感器网络对感知数据做进一
步的数据融合处理，并将得到的信息通过网络基础设施传递给决策控
制单元，决策控制单元与执行器通过网络分别实现协同决策与协同控
制。
CPS是运行在不同时间和空间范围的闭环(多闭环)系统，且感知、决
策和控制执行子系统大多不在同一位置。逻辑上紧密耦合的基本功能
单元依存于拥有强大计算资源和数据库的网络基础设施，如Internet、
数据库、知识库服务器及其他类型数据传输网络等，能够实现本地或
者远程监测，并影响物理环境。