具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的估计缺失信号方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。包括发送端102和接收端104，发送端102发送信号序列，接收端104接收发送端102发送的信号序列。发送端102发送的信号序列可能存在信号缺失，因此接收端104接收的将是存在信号数据丢失的信号序列，称为待估计信号序列。接收终端在接收到待估计信号序列后，会获取各待估计信号数据组，根据预先构建的目标函数，计算各待估计信号数据与已知信号数据组的距离，并将与已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组确定作为估计信号数据组，该估计信号数据组即对待估计信号序列中缺失的信号数据的估计结果数据。其中，发送端102和接收端104可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种估计缺失信号方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：

步骤202，接收发送端发送的待估计信号序列，所述待估计信号序列存在信号数据丢失，所述待估计信号序列中未丢失的信号数据表示为已知信号数据组。

其中，发送端在发送信号数据的过程中，信号数据按照产生顺序形成有序序列，称为信号序列。信号数据在传输过程中，会因为距离或传输线路等因素，导致信号数据出现丢失情况，将存在信号数据丢失的信号序列称为待估计信号序列，待估计信号序列包括已知信号数据组和丢失的信号数据。待估计信号序列与时间有关，两个信号数据内容完全相同的待估计信号序列，因各自带有的时间信息不同，仍不属于同一待估计信号序列。待估计信号序列本身，各个信号数据都有对应的位置，即使某个位置存在信号数据丢失，该存在信号数据丢失的位置是可以确定的。

当信号数据出现丢失时，对于发送端发送的一段待估计信号序列而言，在其没有完全丢失信号数据时，即还有未丢失的信号数据时，将待估计信号序列中未丢失的信号数据表示为已知信号数据组。一段待估计信号序列通常不只包括已知信号数据组，还包括丢失了的信号数据，因此接收端为了尽可能获得接近发送端所发送的待估计信号序列，还需要对丢失了的信号数据进行估计(对缺失信号进行估计)，从而获得完整的估计信号序列，估计信号序列包括已知信号数据组和估计信号数据组。

步骤204，获取各待估计信号数据组，所述待估计信号数据组包括各待估计信号数据。

其中，各待估计信号数据组是接收端为了估计缺失信号，而获取的估计实验数据，它用于表示待估计信号序列中丢失了的信号数据。接收端获取各待估计信号数据组的方式有多种，可选的，通过神经网络模型，获取各待估计信号数据组。与上述步骤中所说的待估计信号数据组不同的是，此处的待估计信号数据组是多组估计试验数据，上述步骤中的待估计信号数据组相当于未知数，是一个变量。

步骤206，根据预先构建的目标函数和所述已知信号数据组，计算各所述待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离，将与所述已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组确定作为估计信号数据组。

其中，所述估计信号数据组为所述待估计信号序列中丢失的信号数据的估计结果数据，所述目标函数表示所述待估计信号数据组，和所述已知信号数据组之间的最小距离。

具体地，估计信号数据组是接收端最终要获取的对待估计信号序列中丢失的信号数据的估计数据。对于一段待估计信号序列来说，已知信号数据组是确定的。在获取到各待估计信号数据组之后，将各待估计信号数据组代入到目标函数中，根据预先构建的目标函数和已知信号数据组，计算得到各待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离。当其中一个待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离，相对其他待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离为最小时，确定将该与已知信号数据组的距离最小的待估计信号数据组作为估计信号数据组。如图3(a)所示，是对待估计信号序列进行估计前，待估计信号序列的信号数据缺失状态。图3(b)所示，是对待估计信号序列进行估计后，得到的估计信号序列图。发送端发送的信号序列接近图3(b)，因此利用本方法对待估计信号序列得到的估计信号序列平滑、且准确性较高。

上述估计缺失信号方法中，接收发送端发送的待估计信号序列，待估计信号序列中存在信号数据丢失。获取各待估计信号数据组，根据预先构建的目标函数和已知信号数据组，计算各待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离，将与已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组确定作为估计信号数据组。在对待估计信号数据进行估计时，将待估计信号数据和已知信号数据的分布信息加以考虑，因而能够提高信号估计准确性。

在一个实施例中，所述已知信号数据组包括各已知信号数据，所述待估计信号数据组包括各待估计信号数据，所述方法还包括：从待估计信号序列中获取各已知信号数据、各所述已知信号数据在所述待估计信号序列中对应的第一位置、以及各待估计信号数据在待估计信号序列中对应的第二位置；将各所述待估计信号数据设置为第一值，并根据各所述已知信号数据、所述第一位置和所述第二位置，构造得到已知信号数据组，各所述已知信号数据在所述已知信号数据组中的位置，与其在所述待估计信号序列中的位置相同；且所述已知信号数据组的长度和所述待估计信号序列的长度相同。

其中，将已知信号数据在信号序列中的位置称为第一位置，将待估计信号数据在待估计信号序列中的位置称为第二位置。对待估计信号序列进行缺失信号估计前，还包括预处理过程。在一个实施例中，对待估计信号序列中待估计信号数据进行统一标识，生成N阶单位矩阵，并统计待估计信号数据的数量；根据待估计信号序列，确定已知信号数据的数量；根据待估计信号数据和已知信号数据的数量，计算得到已知信号数据的第一位置索引和待估计信号数据的第二位置索引。根据第一位置索引从单位矩阵中抽取对应的行向量构成筛选矩阵。筛选矩阵是一个K×N的矩阵，用于从待估计信号序列中将已知信号数据筛选出来。

生成筛选矩阵后结合待估计信号序列，得到已知信号数据集合，已知信号数据集合包括已知信号数据，已知信号数据集合包括各已知信号数据，以及各已知信号数据在待估计信号序列中的第一位置。已知信号数据集合的长度数据与已知信号数据的数量数据相同。例如，待估计信号序列中有5个已知信号数据和3个待估计信号数据时，已知信号数据集合的长度数据为5。

得到已知信号数据集合的具体过程，例如，当筛选矩阵为N＝5，K＝3，且待估计信号序列x中第1个，第2个和第5个为已知信号数据时，那么筛选矩阵就是5阶单位矩阵中抽取第1行，第2行和第5行组成的新矩阵，即：

其中，待估计信号序列可以表示为x＝[x₀，x₁，…，x_n-1]，根据筛选矩阵结合待估计信号序列可以得到已知信号数据集合y：

在获得已知信号数据集合的同时，还获取各待估计信号数据在待估计信号序列中对应的第二位置。之后，将已知信号数据集合转变为已知信号数据组。具体地，将各待估计信号数据设置为第一值，并根据各已知信号数据、第一位置和第二位置，构造得到已知信号数据组。与已知信号数据集合不同的是，已知信号数据组的长度和待估计信号序列的长度相同，已知信号数据组中除了已知信号数据和已知信号数据在待估计信号序列中的位置保持不变外，增加了待估计信号数据部分。相应地，待估计信号数据按其在待估计信号序列中的第二位置，分布在已知信号数据组中。在得到了和待估计信号序列等长的形式后，为了方便后续计算，可以选择仅保留其中的已知信号数据或者便于后续抵消，而将各第二位置处的待估计信号数据设置为第一值。可选的，将第一值设置为0，则已知信号数据组中仅包括已知信号数据，待估计信号数据全为0。

在本实施例中，通过获取已知信号数据及其对应的第一位置、待估计信号数据对应的第二位置，并将待估计信号数据设置为第一值，从而获得已知信号数据组，使得到的已知信号数据组中的待估计信号数据保持统一，均为第一值，从而方便后续计算。

在一个实施例中，估计缺失信号的方法，还包括：将所述已知信号数据组中的各所述已知信号数据设置为第二值，将各所述待估计信号数据作为变量，构造得到所述待估计信号数据组；其中，所述第二值和所述第一值之和为预设值，所述待估计信号数据组包括各待估计信号数据和其在待估计信号序列中对应的第二位置。

具体地，根据筛选矩阵，计算得到筛选矩阵的补矩阵，以前述的筛选矩阵为例，则补矩阵表示为：

补矩阵的作用是将已知信号数据组中的各已知信号数据设置为第二值。第二值和第一值相等，可选的，当预设值为0时，第一值和第二值可以均为0。在将已知信号数据组中的各已知信号数据设置为第二值之后，根据各待估计信号数据作为变量，构造得到待估计信号数据组。

在得到已知信号数据组和待估计信号数据组之后，将已知信号数据组和待估计信号数据组相加，可以得到待估计的待估计信号序列，在根据目标函数和已知信号数据组，计算得到估计信号数据组时，即得到了估计信号数据组。例如，v是待估计信号数据组，待估计信号序列可以表示为：

在本实施例中，通过将已知信号数据组中的各已知信号数据设置为第二值，将各待估计信号数据作为变量，可以构造得到待估计信号数据组。使得到的待估计信号数据组中的已知信号信号数据保持统一，均为第二值，从而方便后续计算。

在一个实施例中，当目标函数获得最小距离时，对所述目标函数求偏导，得到目标函数的偏导；将所述目标函数的偏导置为零，计算得到与所述已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组，将该待估计信号数据组确定作为估计信号数据组。

其中，当目标函数获得最小距离时，即根据目标函数找到了与该已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组。对目标函数求偏导，得到偏导，偏导是一个公式，该公式中包含作为变量的待估计信号数据组，以及已知信号数据组。将偏导置为零，得到目标函数的极小值，从而可以求解该作为变量的待估计信号数据组，得到与已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组，将该待估计信号数据组作为估计信号数据组。

在本实施例中，通过对目标函数求偏导，将偏导置为零，计算得到与已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组，将该待估计信号数据组作为估计信号数据组。

在一个实施例中，待估计信号序列包括所述已知信号数据组和待估计信号数据组，所述方法还包括：获取所述已知信号数据组和所述待估计信号数据组，得到所述待估计信号序列；根据二阶差分矩阵和所述待估计信号序列，计算所述待估计信号序列的二阶差分；根据所述二阶差分，得到所述待估计信号数据组和所述已知信号数据组之间的距离，所述距离用于表示待估计信号数据组和已知信号数据组之间的相近程度；获取所述距离的最小值，得到构建后的目标函数。

具体地，在一个实施例中，可选的，利用二阶差分构造目标函数为：

其中，D是二阶差分矩阵，为已知的矩阵，具体为：

将D代入可得：对于L2范数，对关于v求偏导数，并令偏导数为0，则可得：

基于该公式，进而可以得到根据该公式即可计算得到估计信号数据组。

本实施例中，通过二阶差分矩阵和范数公式，得到待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离，取距离的最小值，从而可以得到构建后的目标函数。

在一个实施例中，根据所述二阶差分，得到所述待估计信号数据组和所述已知信号数据组之间的距离，包括：将所述二阶差分矩阵分别乘以所述已知信号数据组和所述待估计信号数据组，分别得到第一乘积和第二乘积；将所述第一乘积和所述第二乘积相加，并对所述第一乘积和所述第二乘积的和求平方，得到所述待估计信号数据组和所述已知信号数据组之间的距离。

具体地，目标函数公式展开为：其中S^Ty为已知信号数据组，S_c ^Tv为待估计信号数据组，DS^Ty为第一乘积，DS_c ^Tv为第二乘积。

本实施例中，通过选择L2范数公式，放大待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离，从而使得各待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离对比更明显。

在一个实施例中，估计缺失信号的方法，包括：接收发送端发送的待估计信号序列，所述待估计信号序列存在信号数据丢失，所述待估计信号序列中未丢失的信号数据表示为已知信号数据组；所述待估计信号序列中丢失的信号数据表示为待估计信号数据组；

根据预先构建的关系函数，计算得到与所述已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组确定作为估计信号数据组；

根据已知信号数据组和估计信号数据组，得到估计信号序列；

其中，所述估计信号数据组为所述待估计信号序列中丢失的信号数据的估计结果数据。

具体地，关系函数为关系函数是根据目标函数计算得到的。具体地，对目标函数求偏导，将目标函数的偏导置为零，得到目标函数的极小值，该极小值表示得到与已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组；根据目标函数的极小值，可以得到关系函数。

本实施例中，通过关系函数，可以直接根据已知信号数据组，得到一个与该已知信号数据组距离最小的估计信号数据组。

应该理解的是，虽然上述实施例涉及的各流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述实施例涉及的各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种估计缺失信号装置，包括：待估计信号序列获取模块301、待估计信号数据组获取模块302和估计信号数据组获取模块303，其中：

待估计信号序列获取模块301，用于接收发送端发送的待估计信号序列，所述待估计信号序列存在信号数据丢失，所述待估计信号序列中未丢失的信号数据表示为已知信号数据组；

待估计信号数据组获取模块302，用于获取各待估计信号数据组，所述待估计信号数据组为对所述待估计信号序列中丢失的信号数据的估计实验数据；

估计信号数据组获取模块303，用于根据预先构建的目标函数和所述已知信号数据组，计算各所述待估计信号数据组和已知信号数据组之间的距离，将与所述已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组确定作为估计信号数据组；其中，所述估计信号数据组为所述待估计信号序列中丢失的信号数据的估计结果数据，所述目标函数表示所述待估计信号数据组，和所述已知信号数据组之间的最小距离。

在一个实施例中，估计缺失信号装置，还包括：已知信号数据获取模块、第二位置确定模块、已知信号数据组构造模块，其中：

已知信号数据获取模块，用于从待估计信号序列中获取各已知信号数据，以及各所述已知信号数据在所述待估计信号序列中对应的第一位置；

第二位置确定模块，用于根据各所述第一位置和所述待估计信号序列，确定所述待估计信号序列中各待估计信号数据对应的第二位置；

已知信号数据组构造模块，用于将各第二位置对应的所述待估计信号数据设置为第一值，并根据各所述已知信号数据和所述第一位置，构造得到已知信号数据组，各所述已知信号数据在所述已知信号数据组中的位置，与其在所述待估计信号序列中的位置相同；且所述已知信号数据组的长度和所述待估计信号序列的长度相同。

在一个实施例中，估计缺失信号装置，还包括：待估计信号数据组构造模块，用于将所述已知信号数据组中的各所述已知信号数据设置为第二值，将各所述待估计信号数据作为变量，构造得到所述待估计信号数据组；其中，所述第二值和所述第一值相等。

在一个实施例中，估计信号数据组获取模块，还用于当目标函数获得最小距离时，对所述目标函数求偏导，得到目标函数的偏导；将所述目标函数的偏导置为零，计算得到与所述已知信号数据组距离最小的待估计信号数据组，将该待估计信号数据组确定作为估计信号数据组。

在一个实施例中，估计缺失信号的装置，还包括：二阶差分计算模块、距离获取模块和距离最小值获取模块，其中：

二阶差分计算模块，用于根据二阶差分矩阵和所述待估计信号序列，计算所述待估计信号序列的二阶差分；

距离获取模块，用于根据所述二阶差分，得到所述待估计信号数据组和所述已知信号数据组之间的距离，所述距离用于表示待估计信号数据组和已知信号数据组之间的相近程度；

距离最小值获取模块，用于获取所述距离的最小值，得到构建后的目标函数。

关于估计缺失信号装置的具体限定可以参见上文中对于估计缺失信号方法的限定，在此不再赘述。上述估计缺失信号装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种估计缺失信号方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。