[發明專利]一種基于線性調頻的脈搏測謊方法與裝置

有效

• 申請號: 201911036322.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110680349B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 馬碧云;元達鵬;劉嬌蛟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B8/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔣劍明

1.一種基于線性調頻的脈搏測謊方法，其特征在于，所述的脈搏測謊方法包括以下步驟：

S1、信號預處理：采用非陣列探頭發射線性調頻的連續信號，并通過幅度加權探頭的脈沖響應，最后使用Lanczos窗函數作為幅度削減函數降低脈壓后的旁瓣；

S2、脈沖壓縮：對接收到的反射回波做脈沖壓縮處理，以獲得峰值功率較高的窄脈沖；并通過加Hanmming窗，降低脈沖壓縮后的旁瓣；

S3、分層反演：通過分析脈沖壓縮后各反射回波的時延信息，反演出各反射層的反射系數，并對比已有組織的反射系數，定位到脈搏的位置信息，獲得脈搏的深度、頻率、幅度和組織狀態，進而得到多維度的測謊參考信息。

2.根據權利要求1所述的一種基于線性調頻的脈搏測謊方法，其特征在于，所述的步驟S1中信號預處理的過程如下：

S1.1、確定信號形式，根據原始信號為線性調頻信號，由用戶的輸入得到輸入信號如下：

其中f₀是信號的中心頻率，K是信號帶寬，T是信號的時間寬度，A是信號的幅度；

S1.2、幅度加權，對線性調頻作幅度加權的預處理：

x_pre(t)＝M_prob(t)M_decr(t)x(t),0≤t≤T

其中，M_prob(t)是基于探頭的幅度加權函數；

由于超聲探頭的脈沖響應可近似為高斯包絡的余弦波：

其中，Δf_u是探頭的帶寬，f′₀是探頭的中心頻率，μ是一個常量；因此幅度加權函數可表示為高斯函數的倒數：

其中，D是加權系數，表示幅度加權的程度；

M_decr(t)是Lanczos窗函數，表達式如下：

其中，m為幅度削減長度。

3.根據權利要求1所述的一種基于線性調頻的脈搏測謊方法，其特征在于，所述的步驟S2中脈沖壓縮的過程如下：

S2.1、根據輸出信噪比最大化的準則，得到匹配濾波器的表達式如下：

h_match(t)＝kx^*(t₀-t)

其中，k為任意常數，x^*為線性調頻信號的共軛，t₀為預期偏移量；

S2.2、在匹配濾波器的基礎上加Hanmming窗，得失配濾波器的表達式如下：

h_mismatch(t)＝w(t)h_match(t)

其中，Hanmming窗w(n)的定義為：

其中β＝0.46，N為Hanmming窗的總長度；

S2.3、接收探頭收到的反射回波經過失配濾波器進行脈沖壓縮后，獲得峰值功率較高的窄脈沖：

y(t)＝conv(r(t),F^-1(X^*(f)H_mismatch(f)))

其中，r(t)為反射回波，F^-1為逆傅里葉變換，X^*(f)為線性調頻信號經過傅里葉變換后的共軛，H_mismatch(f)為失配濾波器的系統函數，conv(*)為卷積運算。