Система навигации Apollo Abort

редактировать
Система навигации Apollo LM Abort; слева направо: Прерывание сборки датчика (ASA), Сборка данных и дисплея (DEDA), Прерывание электронной сборки (AEA) Прерывание клавиатуры системы навигации (DEDA) в лунном модуле Apollo 11 (LM-5) на пути к

Apollo Abort Guidance System (AGS, также известная как Abort Guidance Section ) была резервной компьютерной системой, обеспечивающей возможность прерывания в событие отказа основной системы наведения лунного модуля (Apollo PGNCS ) во время спуска, подъема или сближения. Как система прерывания, он не поддерживал наведение на лунную посадку.

AGS был разработан TRW независимо от разработки компьютера управления Apollo и PGNCS.

. Это была первая навигационная система, в которой использовалась беспривязный инерциальный измерительный блок, а не гиростабилизированный IMU на карданном подвесе (используемый PGNCS ). Хотя он не был таким точным, как IMU на карданном подвесе, он обеспечивал удовлетворительную точность с помощью оптического телескопа и радара сближения . Он также был легче и меньше по размеру.

Содержание
  • 1 Описание
    • 1.1 Регистры
    • 1.2 Набор команд
    • 1.3 Программное обеспечение
    • 1.4 Пользовательский интерфейс
  • 2 Использование AGS
  • 3 Ссылки
Описание

Система Abort Guidance System включает следующие компоненты:

  • Abort Electronic Assembly (AEA): компьютер AGS
  • Abort Sensor Assembly (ASA): простой бесплатный IMU
  • Ввод данных и дисплей в сборе (DEDA): интерфейс астронавта, аналогичный DSKY

. Использовался компьютер MARCO 4418 (MARCO означает «компьютер с рейтингом»), размеры которого составляли 5 на 8 на 23,75 дюйма (12,7 на 20,3 на 60,33 сантиметра).); он весил 32,7 фунта (14,83 кг) и требовал мощности 90 Вт. Поскольку память имела последовательный доступ, она была медленнее, чем AGC, хотя некоторые операции с AEA выполнялись так же быстро или быстрее, чем с AGC.

Компьютер имел следующие характеристики:

  • Он имел 4096 слов памяти. Нижние 2048 слов были стираемой памятью (RAM), верхние 2048 слов служили фиксированной памятью (ROM). Фиксированная и стираемая память были сконструированы аналогично, поэтому соотношение между фиксированной и стираемой памятью было переменным.
  • Это была 18-битная машина с 17 битами величины и битом знака. Адреса были длиной 13 бит; MSB указывает адресацию индекса.
  • Слова данных были дополнением до двух и в форме с фиксированной точкой.

Регистры

AEA имеет следующие регистры:

  • A: Аккумулятор (18 бит)
  • M: Регистр памяти (18 бит), хранит данные, которые передаются между центральным компьютером и память
  • Q: Регистр множителя-частного (18 бит), сохраняет младшую значащую половину результата после умножения и деления. Его также можно использовать как расширение Accumulator
  • Индексный регистр (3 бита): используется для индексной адресации

Другие менее важные регистры:

  • Адресный регистр (12 бит): содержит адрес памяти запрошен центральным компьютером
  • Регистр кода операции (5 бит): во время выполнения хранится 5-битный код команды
  • Счетчик программ (12 бит)
  • Счетчик циклов (5 бит): управляет командами сдвига
  • Таймеры (2 регистра): вырабатывают управляющие временные сигналы
  • Входные регистры: 13 регистров

Набор команд

Формат инструкции AEA состоял из пятибитовый код команды, индексный бит и 12-битный адрес.

На компьютере было 27 инструкций:

ADD: содержимое ячейки памяти добавляется в аккумулятор A. Содержимое ячейки памяти остается неизменным.

ADZ(Сложение и ноль) : содержимое памяти добавляется в аккумулятор A. Содержимое памяти устанавливается на ноль.

SUB(Вычесть) : содержимое памяти вычитается из аккумулятора A. Содержимое памяти остается неизменным.

SUZ(Вычесть и ноль) : содержимое памяти вычитается из аккумулятора A. Содержимое памяти устанавливается на ноль.

MPY(Умножить) : содержимое аккумулятора A умножается на содержимое памяти. Наиболее значимая часть продукта помещается в аккумулятор A, наименее значимая часть помещается в регистр Q.

MPR(умножить и округлить) : идентично MPY, наиболее значимая часть продукта в аккумуляторе A округляется путем добавления единицы к содержимому аккумулятора A, если бит 1 регистра Q равен единице.

MPZ(Умножение и ноль) : Идентично инструкции MPR, содержимое памяти обнуляется.

DVP(Divide) : содержимое Аккумулятора A и Регистра Q, образующих делимое, делится на содержимое памяти. Частное помещается в аккумулятор A и округляется, если округление не приведет к переполнению.

COM(Аккумулятор дополнения) : Содержимое аккумулятора A заменяется их дополнением до двух. Если содержимое Аккумулятора A положительное, ноль или минус единица, содержимое остается неизменным.

CLA(Очистить и добавить) : Аккумулятор A загружается из памяти. Содержимое памяти остается без изменений.

CLZ(Очистить, сложить и обнулить) : аналогично инструкции CLA; содержимое памяти обнуляется.

LDQ(Загрузить регистр Q) : Регистр Q загружается с содержимым памяти. Содержимое памяти остается без изменений.

STO(сохранить аккумулятор) : содержимое аккумулятора A сохраняется в памяти. Содержимое Аккумулятора А остается без изменений.

STQ(сохранение регистра Q) : содержимое регистра Q хранится в памяти. Содержимое регистра Q остается неизменным.

ALS N(арифметический сдвиг влево) : содержимое аккумулятора A сдвигается влево на N позиций.

LLS N(длинный сдвиг влево) : содержимое аккумулятора A и биты 1-17 регистра Q сдвигаются влево как один регистр на N позиций. Знак регистра Q согласовывается со знаком аккумулятора A.

LRS N(длинный сдвиг вправо) : аналогично LLS, но содержимое смещено правильных N мест.

TRA(передача) : следующая инструкция берется из памяти.

TSQ(передача и установка Q) : содержимое регистра Q заменяется адресным полем, установленным на единицу больше, чем положение инструкции TSQ. Следующая инструкция берется из памяти.

TMI(передача на минусовой аккумулятор) : следующая инструкция берется из памяти, если содержимое аккумулятора A отрицательное. В противном случае выполняется следующая инструкция по порядку.

TOV(передача при переполнении) : если установлен индикатор переполнения, следующая инструкция берется из памяти.

AXT N(адрес для индекса) : регистр индекса установлен на N.

TIX(тестовый индекс и передача) : если Индексный регистр положительный, он уменьшается на единицу, и следующая инструкция берется из памяти.

DLY(Задержка) : выполнение останавливается, пока не будет получен сигнал синхронизации. Следующая инструкция берется из памяти.

INP(Вход) : Содержимое входного регистра, указанного адресом, помещается в Аккумулятор А. Входной регистр либо устанавливается в ноль, либо остается неизменным (в зависимости от выбранного регистра).

OUT(Выход) : содержимое Аккумулятора A помещается в выходной регистр, указанный по адресу.

Программное обеспечение

Первые дизайнерские идеи системы наведения при прерывании включали не использование компьютера, а скорее секвенсор без какой-либо возможности навигации. Этого было бы достаточно, чтобы вывести лунный модуль на лунную орбиту, где экипаж будет ждать спасения со стороны Apollo CSM. Более поздняя разработка включала цифровой компьютер для обеспечения некоторой автономии.

Программное обеспечение AGS было написано на языке ассемблера LEMAP, который использует 27 инструкций, описанных выше, и набор псевдоопераций, используемых ассемблером.

Основной цикл вычислений длился 2 секунды. Этот 2-секундный цикл был разделен на 100 сегментов; каждый из этих сегментов имел длительность 20 мс. Эти сегменты использовались для вычислений, которые необходимо было пересчитывать каждые 20 мс (например, обработка сигналов IMU, обновление данных нисходящей линии связи PGNCS, обновление направляющих косинусов и т. Д.).

Также был набор вычислений, которые должны были выполняться каждые 40 мс (команды двигателя, внешний сигнал выборка, управление ориентацией и т. Д.).

Другие вычисления выполнялись каждые 2 секунды, и эти уравнения были разделены на более мелкие группы, чтобы их можно было пересчитать в течение оставшегося (т.е. неиспользованного) времени сегментов в 20 мс (например, обработка радиолокационных данных, расчет параметров орбиты, вычисление последовательности встреч, калибровки датчиков IMU и т. д.)

Программное обеспечение для AGS проверялось много раз, чтобы найти программные ошибки и уменьшить размер программного обеспечения. Есть несколько известных версий программного обеспечения, которые использовались для испытаний без экипажа и с экипажем.

Пользовательский интерфейс

Блок пользовательского интерфейса AGS был назван DEDA (Сборка ввода и отображения данных). Его функцией был ввод и считывание данных с АГС. Некоторые функции системы были встроены в DEDA, в отличие от DSKY, используемого AGC.

DEDA содержит следующие элементы:

  • Цифровые клавиши 0–9
  • + и - знаковая клавиша
  • Клавиша CLR: очищает отображение ввода и очищает индикатор OPR ERR
  • клавиша ENTER: для ввода данных / адреса
  • клавиша READOUT: считывает данные с указанного адреса и отображает обновленные данные каждые полсекунды
  • клавиша HOLD: останавливает непрерывный вывод данных
  • Индикатор OPR ERR: указывает на ошибку оператора.
  • Дисплеи используются для ввода и чтения данных
Использование AGS

Имеется несколько фактических описаний использование AGS, так как прерывание посадки никогда не требовалось во время миссий Аполлона. Однако было четыре случая использования AGS.

Его впервые использовали для тестирования ступени спуска лунного модуля в орбитальном полете вокруг Земли во время миссии Аполлон 9. Он был снова использован в миссии Apollo 10 после отделения ступени спуска лунного модуля до возгорания APS. Неправильная установка переключателя, оставляющая AGS в автоматическом режиме, а не в режиме удержания позиции, привела к быстрому и явному отклонению в позиции за мгновение до постановки. Ситуацию быстро взяли под контроль.

Следующее использование AGS было во время фазы подъема на Луну миссии Аполлон-11, когда экипаж LM выполнил последовательность маневров сближения, в результате блокировка подвеса ; AGS впоследствии использовался для управления ориентацией.

AGS сыграл важную роль в безопасном возвращении Аполлона-13 после того, как взрыв кислородного баллона оставил служебный модуль из строя и заставил астронавтов использовать лунный модуль как «спасательную шлюпку». Подача электроэнергии и воды на LM была ограничена, а основная система наведения и навигации использовала слишком много воды для охлаждения. В результате, после того, как основной спускаемый двигатель LM сработал через 2 часа после его максимального сближения с Луной, чтобы сократить путь домой, AGS использовался для большей части возврата, включая две корректировки на середине курса.

Ссылки
  1. ^ Компьютеры в космическом полете: опыт НАСА - Глава вторая: Компьютеры на борту космического корабля «Аполлон»
  2. ^ Система управления прерыванием (AGS)
  3. ^«Прерывание электронной сборки - Справочник по программированию» (PDF).
  4. ^Беттви, Т.С., Отчет TRW 05952-6076-T009, 25 января 1967 г., стр. 12-29, «Описание полетных уравнений LM AGS»
  5. ^Развитие программного обеспечения для полета
  6. ^[1]
  7. ^Отчет о миссии Аполлона 10
  8. ^[2]
  9. ^Оперативный отчет Аполлона 13, 28 апреля 1970 г.
Последняя правка сделана 2021-06-11 20:35:07
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте