阿波羅制導(dǎo)計算機(AGC)是一個數(shù)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(dǎo),導(dǎo)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(shù)據(jù)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(nèi)存,塑造編織通過電線磁芯,盡管提供了少量核心內(nèi)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(shù)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(fā)的。AGC是第一個顯著集成電路的計算機。
阿波羅導(dǎo)航計算機設(shè)計
AGC的設(shè)計MIT儀器實驗室的查爾斯·斯塔克德雷珀下,所導(dǎo)致的硬件設(shè)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(dǎo)體,實施。他們通過卷線連接,布線,然后在鑄造嵌入式環(huán)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(shè)計,民兵II 制導(dǎo)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(nèi)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(shù)據(jù)和1奇校驗位。在CPU內(nèi)部的16位字的格式是14位數(shù)據(jù),1 溢出位,1個符號位。
阿波羅導(dǎo)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(tài)指示器(FDAI)以上?! ?br />
??????? 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(guān)鍵。它有一個指示燈,數(shù)字顯示器和計算器式的鍵盤陣列。命令輸入數(shù)值,作為兩個數(shù)字:動詞,名詞,動詞描述要執(zhí)行的動作類型和名詞指定的數(shù)據(jù)是由動詞命令指定的動作影響。
通過綠色高電壓電致發(fā)光 七段顯示器顯示的數(shù)字。段驅(qū)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(shù),也可以顯示在八進制或十進制,通常用于顯示飛船的態(tài)度或所需的速度變化(Δ-V ) ,如 載體。雖然數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部公制單位,他們顯示美國習(xí)慣單位。此計算器界面風格的先河,為所有類似的數(shù)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(shè)備灣位于第二六分儀對準采用慣 ??性制導(dǎo)平臺。登月艙有其自動增益控制的單DSKY。一個飛行主任態(tài)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(dǎo)航計算機中的動詞和名詞的數(shù)字代碼的部分清單。一個快速參考,他們印制了一個側(cè)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(chǎn)生一個四階段的1.024 MHz時鐘的AGC用來進行內(nèi)部操作。1.024 MHz的時鐘也被分為兩個生產(chǎn)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(tǒng)。
主頻率進一步分為通過縮放,首先使用一個由五個環(huán)網(wǎng)柜,產(chǎn)生102.4 kHz的信號。這是再除以2到17的連續(xù)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(shù)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(nèi)存模塊(正面和背面)
阿波羅登月艙制導(dǎo)控制研發(fā)故事
阿波羅11號登月任務(wù)成功,盡管兩個電腦相關(guān)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(shù)據(jù)造成的,LM的血統(tǒng)發(fā)動機的推力巨幅波動,因為油門控制算法只能勉強穩(wěn)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(dǎo)軟件操作系統(tǒng)。
圖1:登月艙
LM-1,又稱阿波羅5,6小時無人任務(wù)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(dǎo)計算機(LGC公司)開發(fā)的機載軟件,這是我們第一次飛行?,F(xiàn)在在我們曾經(jīng)似乎不可能遙遠的事件。
任務(wù)包括兩個LM的推進系統(tǒng)(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(tǒng)的發(fā)動機在飛行中發(fā)射的第一個,持續(xù)時間約38秒。
我們聽到的“引擎”。幾秒鐘過去了?!巴C”。
筆者的調(diào)查表明,這個問題是在別處。對于DPS的燃油系統(tǒng),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(fā)動機點火前武裝,幾秒鐘的時間。但是從油管進入發(fā)動機的燃料通過控制閥,調(diào)節(jié)的LM-1被懷疑是漏水。自燃推進劑發(fā)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(zhuǎn)化為飛行,它類似于一個銅絲編織繩。為登月任務(wù),“固定”(只讀)內(nèi)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(nèi)存。允許相同的阿波羅制導(dǎo)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(jié)的計算機內(nèi)存。
圖2:阿波羅LM制導(dǎo)和導(dǎo)航系統(tǒng)(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(shè)計師大膽的決定,為這臺計算機中使用集成電路技術(shù),盡管它在60年代初期技術(shù)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(guān)系。圖2說明了LM的主引導(dǎo)系統(tǒng)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(shù)的寄存器。
圖4:LM計算機程序
現(xiàn)在的電腦發(fā)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(guān)的開關(guān)已經(jīng)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(guān)或一個天線的位置,但有時這數(shù)據(jù)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(jié)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(dǎo)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(shù)據(jù)(模擬數(shù)據(jù))
經(jīng)歷下降發(fā)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(dǎo)系統(tǒng)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(dǎo)方程指揮飛船反轉(zhuǎn)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(fā)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(dǎo)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(yè),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(dǎo)致我們更多的錯誤??偸牵坏┪覀兊玫搅酥匦聠拥谋Wo工作,繼續(xù)運作的無縫連接。
?。ㄒ粋€真正的AGC和現(xiàn)實LM和醫(yī)藥駕駛艙SDS 9300數(shù)字和貝克曼模擬計算機結(jié)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(jiān)測RR數(shù)據(jù),通過比較預(yù)期的讀數(shù)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(diào)用發(fā)動機過早關(guān)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(wù)最繁忙的階段。著陸指導(dǎo)——以擊中目標位置定義,速度,加速度(這樣的LM會留右側(cè)),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(fā)射器不斷加以控制。導(dǎo)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(shù)據(jù))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(wù)和中斷期間每2秒的時間內(nèi)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(wù)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(wù)機構(gòu)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(fā)生的情節(jié)。
圖10:候補資源采集
?。M數(shù)據(jù),開始在P63的前雷達速度數(shù)據(jù)的采集,在觸地結(jié)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(dǎo)通指揮油門變化發(fā)生在加速度計讀數(shù)之間的一段時間,測量三角洲 - V沒有顯示最近期的調(diào)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(dǎo)系統(tǒng)研發(fā)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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