阿波羅制導計算機(AGC)是一個數字電腦制作的阿波羅計劃,命令模塊(CM)和登月艙(LM)的安裝,船上每個阿波羅。飛船的制導,導航和控制的AGC提供的計算和電子接口。AGC的字長16位,15個數據位和1個校驗位。對AGC軟件大部分被儲存在一個特殊的只讀存儲器稱為核心繩內存,塑造編織通過電線磁芯,盡管提供了少量核心內存的讀寫。
宇航員溝通與AGC 的AGC和DSKY的用戶界面使用一個數字顯示屏和鍵盤稱為DSKY。在阿波羅計劃的20世紀60年代初由MIT儀器實驗室開發的。AGC是第一個顯著集成電路的計算機。
阿波羅導航計算機設計
AGC的設計MIT儀器實驗室的查爾斯·斯塔克德雷珀下,所導致的硬件設計埃爾登C·霍爾。早期的建筑工作從JH Laning小,來到阿爾伯特·霍普金斯,拉蒙·阿隆索,休·布萊爾-史密斯。飛行硬件是由雷神公司制造。
阿波羅飛行計算機是第一次使用集成電路(IC)電路。而我的座版本采用4100芯片,每個包含一個單一的3輸入NOR門,后第二座版本(用于載人飛行)用兩個3輸入NOR門2800集成電路,每個:34 “ 使用電阻晶體管邏輯電路(RTL)的扁平封裝集成電路,飛兆半導體,實施。他們通過卷線連接,布線,然后在鑄造嵌入式環氧塑料。避免使用單一類型的IC整個AGC(雙??NOR3)的問題,困擾著另一個早期的集成電路計算機設計,民兵II 制導計算機,它使用的混合二極管晶體管邏輯電路和二極管的邏輯門。
計算機磁芯存儲器只讀芯繩內存和36 kilowords的 2048字擦除。兩者有11.72微秒的周期時間。存儲器字的長度為16位:15位數據和1奇校驗位。在CPU內部的16位字的格式是14位數據,1 溢出位,1個符號位。
阿波羅導航計算機顯示屏和鍵盤(DSKY)接口命令模塊的控制面板,安裝在飛行主任姿態指示器(FDAI)以上。
??????? DSKY接口
阿波羅的計算機DSKY用戶接口單元。
LM DSKY接口示意圖。用戶界面的AGC是DSKY,站在顯示屏和鍵盤,通常突出顯示關鍵。它有一個指示燈,數字顯示器和計算器式的鍵盤陣列。命令輸入數值,作為兩個數字:動詞,名詞,動詞描述要執行的動作類型和名詞指定的數據是由動詞命令指定的動作影響。
通過綠色高電壓電致發光 七段顯示器顯示的數字。段驅動機電式繼電器,這限制了顯示更新率(第二座采用速度更快的硅控整流器)。三個5位有符號數,也可以顯示在八進制或十進制,通常用于顯示飛船的態度或所需的速度變化(Δ-V ) ,如 載體。雖然數據存儲在內部公制單位,他們顯示美國習慣單位。此計算器界面風格的先河,為所有類似的數字控制面板接口的原型。
指令艙有兩個DSKYs連接到其自動增益控制;位于主儀表板,并在附近的一個較低的設備灣位于第二六分儀對準采用慣 ??性制導平臺。登月艙有其自動增益控制的單DSKY。一個飛行主任態度指標(FDAI),由AGC控制,位于DSKY以上指揮員的控制臺上的LM。
阿波羅導航計算機中的動詞和名詞的數字代碼的部分清單。一個快速參考,他們印制了一個側面面板上。
定時
AGC時序參考了從2.048 MHz的晶振 時鐘。時鐘被一分為二,產生一個四階段的1.024 MHz時鐘的AGC用來進行內部操作。1.024 MHz的時鐘也被分為兩個生產稱為主頻率512 kHz信號,這個信號被用于同步外部阿波羅飛船系統。
主頻率進一步分為通過縮放,首先使用一個由五個環網柜,產生102.4 kHz的信號。這是再除以2到17的連續階段,通過17層(0.78125赫茲)F1(51.2千赫)。被送入了AGC的F10級(100赫茲)回遞增的實時時鐘和其他不由自主的計數器使用PINC。17層階段,用于間歇運行,當它在待機模式下的AGC 。
LM DSKY接口示意圖。
DSKY和AGC。AGC打開,顯示其邏輯模塊。
原型邏輯塊I AGC模塊。
Block II的邏輯模塊,平面包集成電路。
阿波羅AGC的可擦寫1024位核心內存模塊(正面和背面)
阿波羅登月艙制導控制研發故事
阿波羅11號登月任務成功,盡管兩個電腦相關的問題影響了登月艙供電。雷達接口問題偷計算機的占空比約13%,在五個計劃警報和軟件重新啟動。在一個不太知名的問題,錯誤數據造成的,LM的血統發動機的推力巨幅波動,因為油門控制算法只能勉強穩定。為解釋這些問題,故提供了一個阿波羅飛行計算機和的登月指導軟件操作系統。
圖1:登月艙
LM-1,又稱阿波羅5,6小時無人任務在地球軌道上的登月艙(LM)的。日期為1968年1月22日,。對于我們這些LM制導計算機(LGC公司)開發的機載軟件,這是我們第一次飛行?,F在在我們曾經似乎不可能遙遠的事件。
任務包括兩個LM的推進系統(DPS),射擊。它有三個部分,旨在模擬的“剎車”階段,軌道下降的階段,一個真正最后的著陸階段。但首先是為了模擬機動,著陸之前的下降軌道插入燒傷。這是LM的血統的發動機在飛行中發射的第一個,持續時間約38秒。
我們聽到的“引擎”。幾秒鐘過去了?!巴C”。
筆者的調查表明,這個問題是在別處。對于DPS的燃油系統,正常的程序是打開閥門,允許進入當時多方面的推進劑燃料發動機點火前武裝,幾秒鐘的時間。但是從油管進入發動機的燃料通過控制閥,調節的LM-1被懷疑是漏水。自燃推進劑發動機(這可能有爆炸性的后果)。
非正式的,該方案被稱為“繩索”,因為只讀存儲器的耐用的形式把它們轉化為飛行,它類似于一個銅絲編織繩。為登月任務,“固定”(只讀)內存36K字,每個字15位加一個奇偶校驗位組成,可用于程序。此外,有2K字的巧妙分時“擦除”或RAM內存。允許相同的阿波羅制導計算機(AGC),在命令模塊(CM)中的程序被稱為巨像,它是正確的說,我們降落在月球上152字節的計算機內存。
圖2:阿波羅LM制導和導航系統(PGNS)
AGC的包裝在一個堅固,密封,鋁,鎂框,在金色的陽極,測量大約六英寸,一只腳由兩英尺,重達70磅,消耗大約55瓦。其邏輯是扁平封裝集成電路封裝在兩個各5600 3輸入NOR門。機艙的主要設計師大膽的決定,為這臺計算機中使用集成電路技術,盡管它在60年代初期技術并不成熟。
對準望遠鏡和慣性測量單元(IMU),在一個固定的幾何關系。圖2說明了LM的主引導系統組件和高層次的接口。
圖3:的登月艙顯示和鍵盤組(DSKY)
DSKY(圖3)是LGC公司為主體的人機界面。它的顯示提供了三個5位數的寄存器。
圖4:LM計算機程序
現在的電腦發出代碼500。它認為,著陸雷達天線是在錯誤的位置。船員們看到了相關的開關已經在正確的位置,但不管怎樣,他們騎自行車,他們警告清零。這些信號告訴電腦其實有些像一個開關或一個天線的位置,但有時這數據并不可靠。
被稱為P63的制動階段,因為它的唯一目的是流水平的速度。當飛船到達一定高度的目標條件下,在約7400英尺的高度,在約八分鐘后將結束制動。圖5展示了登月的各個不同階段。
圖5:登月階段
在當時,這不可能如此精確地進行導航,要想安全降落在月球表面上必須得有月球的相對距離或速度。著陸雷達提供的信息。
圖6:實驗推力(虛線)與實際推力
?。▽嵕€),在動力下降后的數據(模擬數據)
經歷下降發動機噴嘴的過度侵蝕,如果在65%之間,最大推力范圍起到作用。踩下噴射燃料的制導系統做如何的敏感指標。如果在最大油門卡住中止可能很快是必要的,因為在大約40秒的指導方程指揮飛船反轉的。
重新啟動保護工作由登記在合適的位置,在操作軟件等,如果處理發生跳回到過去的航點,沒有錯誤將在下面的例子介紹,航點:
NEW_X = X +1
寄存器航點
X = NEW_X
這是顯而易見的,沒有航點,第二次通過這個代碼將導致X將增加兩倍。
重新啟動之后,這樣的計算可以重建。對于每個作業,處理開始于去年注冊的航點。如果同樣的工作隊列中的多個副本,只是最近被重新啟動。并不被視為重要的某些其他計算,不重新啟動保護。這些將完全消失,如果有重新啟動。
重新啟動保護工作非常出色。在控制面板實時在劍橋的“混合”模擬器是一個按鈕,造成AGC的重新啟動。我們有時在模擬按下按鈕,隨機幾乎希望失敗,可能導致我們更多的錯誤。總是,一旦我們得到了重新啟動的保護工作,繼續運作的無縫連接。
?。ㄒ粋€真正的AGC和現實LM和醫藥駕駛艙SDS 9300數字和貝克曼模擬計算機結合的混合模擬器。)
已提出很多解釋為什么這樣的RR配置登月。例如,監測RR數據,通過比較預期的讀數圖表登陸幻想的計劃可能被認為有些人在休斯敦。然而,一個簡單的解釋是不足以解釋的事實:RR為無其他目的比回暖,如果有中止,它是在AUTO(LM在一個位置跟蹤的CM)或(其他時間)在壓擺,只要保持移動無益天線。
圖7:,其中PGNS,ATCA和交會雷達的接口
問題也被歸因(包括筆者以前)“清單錯誤”。這個提法是不超過準確地調用發動機過早關閉的delta-V的顯示器LM-1“電腦錯誤”,它實際上是造成錯誤的文件。
登月的阿波羅任務最繁忙的階段。著陸指導——以擊中目標位置定義,速度,加速度(這樣的LM會留右側),加速度的變化率的一個方面。在能見度階段的軟件許可船員重新劃定的降落地點。對發射器不斷加以控制。導航納入著陸雷達測量。(圖8顯示了典型的占空比配置之間選擇P63和著陸)。
圖8:占空比供電(模擬數據)期間
??????? 占空比在月球下降,簡單地介紹了多少時間用在匯總工作,任務和中斷期間每2秒的時間內顯示一次。
在制動階段,在表面上著陸雷達鎖定時間,占空比要達到15%以上。
表1:登月活動任務表
圖9:維修人員操作,并沒有TLOSS
圖9展示了如何在存在嚴重TLOSS的服務機構的行為,與圖10比較了一套核心和VAC面積使用,正常情況下,高TLOSS在重新啟動的情況下發生的情節。
圖10:候補資源采集
?。M數據,開始在P63的前雷達速度數據的采集,在觸地結束需要注意的是圖有不同的垂直尺度對TLOSS影響。)
在IMU的加速度沒有真正測量加速度;他們只是計算自上次閱讀的速度遞增。因為以前的指導通指揮油門變化發生在加速度計讀數之間的一段時間,測量三角洲 - V沒有顯示最近期的調整效果。
圖12:圖為阿波羅12號為P66 燃料庫控制一覽
圖13:參與阿波羅制導系統研發的主要工程師專家,:前排戴維·摩爾,托尼·庫克。后排:菲爾Felleman,拉里·伯曼,艾倫Klumpp,鮑勃·沃納,羅伯特喹諾酮類,薩姆·德雷克。
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