基于磁定位技术的冲击侵彻尺度的测量

来源：上海理工大学学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：刘东阳，李然，陈泉，李一鸣，孙其诚，杨晖

单位：上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093,上海健康医学院 医疗器械学院, 上海 201318,清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093;上海健康医学院 医疗器械学院, 上海 201318

摘要：在小天体的探测任务中，探测器需要应对小行星表面特殊的风化层地貌环境。而人们目前对于风化层与探测器间的多尺度、强非线性的复杂动力学行为认知尚不充分，且对于撞击侵彻参数的测量缺乏合适的方法。为了掌握着陆过程中探测器的侵彻尺度关系，提出了一种实验室环境下基于磁偶极子模型的撞击动力学测量系统，通过迭代标定和GA-LM最优化算法提高了定位精度。将其应用于斜坡的撞击实验中，测量了撞击过程中撞击物2个方向的侵彻深度数据。结果表明：通过迭代标定算法和GA-LM算法平均提高了三轴31%的定位精度，使得最终的单轴定位误差小于3 mm；撞击斜坡过程中存在Y方向垂直穿透和Z方向横向滑动两种侵彻过程。Y方向的垂直穿透与下落高度符合1/3的幂律关系，而Z方向的滑动位移的标度规律并不稳定，原因是存在颗粒层崩塌的影响，并使得该位移与下落高度呈现非线性增加特征。

关键词：风化层;磁偶极子模型;最优化算法;撞击动力学;侵彻深度

基金资助：国家自然科学基金资助项目（12072200）；上海市自然科学基金资助项目（20ZR1438800）