<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau/17.335-340</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-310</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>НАВИГАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>NAVIGATION AND CONTROL OF MOBILE OBJECTS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Точное решение приближенного уравнения Борца и построение на его основе кватернионного алгоритма определения ориентации БИНС</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>The Exact Solution of the Bortz Approximate Equation and Construction of the Quaternion Orientation Algorithm of SINS on its Basis</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Молоденков</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Molodenkov</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">iptmuran@san.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Сапунков</surname><given-names>Я. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sapunkov</surname><given-names>Ya. G.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">iptmuran@san.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Молоденкова</surname><given-names>Т. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Molodenkova</surname><given-names>T. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">moltw@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт проблем точной механики и убавления PAH</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute of Precision Mechanics and Control Problems, RAS</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Saratov State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>17</volume><issue>5</issue><fpage>335</fpage><lpage>340</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/310">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/310</self-uri><abstract><p>На основе полученного точного решения приближенного линейного уравнения Борца (справедливого при малых углах поворота твердого тела) решена с помощью квадратур задача определения кватерниона ориентации твердого тела при произвольном векторе угловой скорости и малом угле поворота твердого тела. Исходя из этого решения предложен подход к построению нового алгоритма для вычисления ориентации БИНС.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>During operation of many strapdown inertial navigation systems (SINS) the orientation vector of a rigid body is periodically calculated by the method of approximate solution of the Bortz approximate linear differential equation (in the practice of construction of SINS for small angles of rotation the nonlinear term in the Bortz equation is neglected). Note, that the full nonlinear Bortz equation for the vector orientation of the rigid body is an analog of the quaternion linear equation; the vector and the quaternion of the rigid body orientation are linked by known relations. In the article on the basis of the obtained exact solution of the Bortz approximate linear equation (valid for small angles of rotation of a rigid body) due to the quadratures the task is solved for determination of the quaternion orientation of a rigid body with an arbitrary angular velocity and small angle of rotation of the rigid body. Proceeding from this solution, the following approach to the construction of a new algorithm for computation of SINS orientation is proposed: 1) By the set components of the angular velocity of a rigid body on the basis of mutually - unambiguous changes of the variables at each time point, a new angular velocity of a rigid body is calculated; 2) Using the new angular velocity and the initial position of a rigid body, with the help of the quadratures we find the exact solution of the Bortz approximate linear equation (vector of orientation) with a zero initial condition; 3) The value of the quaternion orientation of a rigid body (SINS) is determined by the vector of orientation. During construction of the orientation algorithm of SINS at each subsequent step the change of the variables takes into account the previous step of the algorithm in such a way that each time the initial value of the vector orientation of a rigid body will be equal to zero.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>ориентация</kwd><kwd>угловая скорость</kwd><kwd>твердое тело</kwd><kwd>бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС)</kwd><kwd>algorithm</kwd><kwd>orientation</kwd><kwd>angular velocity</kwd><kwd>rigid body</kwd><kwd>strapdown inertial navigation system (SINS)</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Молоденков А. В. К решению задачи Дарбу // Известия РАН. Механика твердого тела. 2007. № 2. С. 3-13.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Молоденков А. В. К решению задачи Дарбу // Известия РАН. Механика твердого тела. 2007. № 2. С. 3-13.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Молоденков А. В. Об определении ориентации твердого тела по его угловой скорости // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. № 1. С. 67-73.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Молоденков А. В. Об определении ориентации твердого тела по его угловой скорости // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. № 1. С. 67-73.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лурье А. И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1961. 824 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Лурье А. И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1961. 824 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бранен В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бранен В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Челноков Ю. Н. Кватернионные и бикватернионные модели и методы механики твердого тела и их приложения. М.: Физматлит, 2006. 512 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Челноков Ю. Н. Кватернионные и бикватернионные модели и методы механики твердого тела и их приложения. М.: Физматлит, 2006. 512 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Челноков Ю. Н. Кватернионы и связанные с ними преобразования в динамике симметричного твердого тела. Ч. 2 // Изв. РАН. МТТ. 1998. № 5. С. 3-18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Челноков Ю. Н. Кватернионы и связанные с ними преобразования в динамике симметричного твердого тела. Ч. 2 // Изв. РАН. МТТ. 1998. № 5. С. 3-18.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванова Е. А. Об одном подходе к решению задачи Дарбу // Изв. РАН МТТ. 2000. № 1. С. 45-52.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Иванова Е. А. Об одном подходе к решению задачи Дарбу // Изв. РАН МТТ. 2000. № 1. С. 45-52.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зубов В. И. Аналитическая динамика гироскопических систем. Л.: Судостроение, 1970. 317 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Зубов В. И. Аналитическая динамика гироскопических систем. Л.: Судостроение, 1970. 317 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Каленова В. И., Морозов В. М. О применении методов теории приводимости к некоторым задачам динамики гироскопических систем // Изв. АН СССР. МТТ. 1987. № 1. С. 8-14.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Каленова В. И., Морозов В. М. О применении методов теории приводимости к некоторым задачам динамики гироскопических систем // Изв. АН СССР. МТТ. 1987. № 1. С. 8-14.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Морозов В. М., Каленова В. И. Оценивание и управление в нестационарных линейных системах. М.: Изд-во МГУ, 1988. 143 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Морозов В. М., Каленова В. И. Оценивание и управление в нестационарных линейных системах. М.: Изд-во МГУ, 1988. 143 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сачков Г. П., Харламов Ю. М. Об интегрируемости кинематических уравнений вращения // Изв. АН СССР. МТТ. 1991. № 6. С. 11-15.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сачков Г. П., Харламов Ю. М. Об интегрируемости кинематических уравнений вращения // Изв. АН СССР. МТТ. 1991. № 6. С. 11-15.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Челноков Ю. Н. Об определении ориентации объекта в параметрах Родрига-Гамильтона по его угловой скорости // Изв. АН СССР. МТТ. 1977. № 3. С. 11-20.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Челноков Ю. Н. Об определении ориентации объекта в параметрах Родрига-Гамильтона по его угловой скорости // Изв. АН СССР. МТТ. 1977. № 3. С. 11-20.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Плотников П. К. Измерительные гироскопические системы. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1976. 167 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Плотников П. К. Измерительные гироскопические системы. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1976. 167 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Еругин Н. П. Приводимые системы // Тр. МИАН им. В. А. Стеклова. 1947. Т. 13. С. 1-95.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Еругин Н. П. Приводимые системы // Тр. МИАН им. В. А. Стеклова. 1947. Т. 13. С. 1-95.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Savage P. G. Strapdown Analytics. Strapdown Associates Inc., Maple Plan, Minnesota, 2007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Savage P. G. Strapdown Analytics. Strapdown Associates Inc., Maple Plan, Minnesota, 2007.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
