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アポロ主誘導・航法・制御システム（PGNCS、発音はピングス）は、地球との通信が途絶した場合でもアポロ宇宙船が任務を遂行できるようにする自己完結型の慣性誘導システムでした。通信が途絶したのは、宇宙船が月の裏側にいる場合や、通信障害が発生した場合など、想定どおりの状況でした。アポロ司令船（CM）と月着陸船（LM）には、それぞれPGNCSのバージョンが搭載されていました。PGNCS、特にそのコンピュータは、光学ユニット、レーダーシステム、宇宙飛行士による手動の並進・回転装置入力、およびCMとLMシステムからのその他の入力など、CMとLMからのすべてのシステム入力のコマンドセンターでもありました。
PGNCSは、チャールズ・スターク・ドレイパーの指揮の下、MIT計測研究所によって開発されました（計測研究所は後に彼の名にちなんで命名されました）。PGNCSの主契約者であり、慣性計測装置（IMU）の製造元は、ゼネラルモーターズのデルコ部門でした。PGNCSは以下のコンポーネントで構成されていました。
司令船（CM）と月着陸船（LM）は、同じコンピュータ、慣性プラットフォーム、レゾルバを使用していた。主な違いは光学ユニットだった。航法ベースも各宇宙船で異なり、これは搭載形状の違いを反映している。LMのランデブーレーダーも航法ベースに接続されていた。
PGNCSには、CMの2つの世代に対応するブロックIとブロックIIの2つのバージョンがありました。ブロックIのCMで発生したアポロ1号の火災事故の後、 NASAは有人ミッションではブロックIを使用しないことを決定しましたが、無人ミッションでは使用されました。ブロックIとブロックIIのPGNCSの主な違いは、電気機械式レゾルバを完全電子式に置き換えたことと、ベリリウムから機械加工されていたブロックIのナビベースを、ポリウレタンフォームを充填したアルミニウム管製のフレームに置き換えたことです。ブロックIIのナビベースは、より軽量で安価であり、剛性も同等でした。
ブロック I とブロック II のもう 1 つの大きな違いは修理可能性でした。アポロ計画の当初の目標は、宇宙飛行士が電子機器を修理できるようにすることでした。そのため、ブロック 1 PNGCS は、必要に応じて飛行中に予備部品と交換できる多数の同一モジュールで設計されました。しかし、乗員室内の高湿度条件とジェミニ 7 号ミッション中の体液の取り扱いによる事故により、密閉されていない電気接続は望ましくなくなりました。ブロック II では修理可能性の目標は削除され、すべてのユニットと電気接続は密閉されました。[ 1 ]致命的なアポロ 1 号の火災は、この懸念をさらに強めました。
IMUは3軸ジンバル式であった。最も内側の部分である安定部材（SM）は、6インチのベリリウム製立方体で、その中に3つのジャイロスコープと3つの加速度計が取り付けられていた。フィードバックループは、レゾルバを介してジャイロスコープからの信号を使用し、各軸のモーターを制御した。このサーボシステムにより、安定部材は慣性空間に対して固定された。その後、加速度計からの信号が統合され、宇宙船の速度と位置を追跡した。このIMUは、ドレーパー社がポラリスミサイル用に開発した誘導システムを基に開発された。
慣性誘導システムは完璧ではなく、アポロ計画のシステムは1時間に約1ミリラジアンのずれが生じていた。そのため、恒星を目視して慣性プラットフォームの位置を定期的に調整する必要があった。
CM光学ユニットには、IMUフレームに固定された高精度六分儀（SXT）が搭載されており、星と地球または月のランドマーク、あるいは地平線との間の角度を測定できた。この六分儀は2つの視線方向を持ち、倍率は28倍、視野角は1.8°であった。また、光学ユニットには、星の観測用に低倍率で広視野角（60°）の走査型望遠鏡（SCT）も搭載されていた。この光学ユニットは、宇宙空間におけるCMの位置と姿勢を決定するために使用できた。
LMには、基本的に倍率のない潜望鏡であるアライメント光学望遠鏡[ 2 ]（AOT）が搭載されていました。AOTの外側の要素は、太陽光を遮るプリズムで、空の広い範囲をカバーするために6つの固定位置のいずれかに回転させることができました。各位置の視野は60°でした。AOTの光路には、乗組員が回転できるレチクルがありました。レチクルには、半径とアルキメデス螺旋の2本の二重線がありました。乗組員は、AOTを通して見える星を選択し、そのIDをDSKYに入力します。次に、星が各二重線内に収まったときにボタンを押しながらレチクルを回転させます。レチクルの角度はAGCで読み取ることができました。2つのレチクルの測定値によって、AOTの視野内の星の位置が決定されました。[ 3 ]この手順を2つの異なる星で行うことで、コンピュータは宇宙船の姿勢を決定することができました。[ 4 ]
日よけは、テストとモデリングの結果、直射日光や月着陸船の近くの部品から散乱した光が外側のプリズムに当たるため、宇宙飛行士が月面の星を見ることができない可能性があることが判明したため、プログラムの後半、1967年に追加された。日よけを追加することで、視野位置の数を3つから6つに増やすことも可能になった。[ 1 ]： p.41以降[ 5 ]
アポロ11号司令船の操縦士、マイケル・コリンズは、光学系の視界が標準以下であり、特定の照明条件下では視界が確保しにくいと指摘した。
搭載された誘導ソフトウェアは、カルマンフィルターを使用して新しいデータを過去の位置測定値と統合し、宇宙船の最適な位置推定値を生成しました。重要な情報は、 IMUの安定メンバーと基準座標系間の座標変換でした。アポロ計画の専門用語では、この行列はREFSMMAT（「基準安定メンバー行列」の略）として知られていました。ミッションの段階に応じて、地球を中心とする座標系と月を中心とする座標系の2種類が使用されました。
PGNCSという名称に「プライマリ」という言葉が含まれているにもかかわらず、PGNCSデータは航法情報の主要な情報源ではありませんでした。NASAの深宇宙ネットワークからの追跡データは、ミッションコントロールセンターのコンピュータで最小二乗法アルゴリズムを用いて処理されました。その結果得られた位置と速度の推定値は、PGNCSが生成したものよりも正確でした。そのため、宇宙飛行士は地上データに基づいて、AGCに入力するための状態ベクトル更新を定期的に受け取っていました。PGNCSは、宇宙船の姿勢維持、月面着陸や離陸を含む軌道修正噴射中のロケット制御、そして計画的および予期せぬ通信途絶時の主要な航法データ源として、依然として不可欠でした。PGNCSは地上データの検証にも役立ちました。
月着陸船には、 TRW社が開発した緊急脱出誘導システム（AGS）という3つ目の航行手段が搭載されていた。これはPGNCSが故障した場合に使用される予定だった。AGSは月面からの離陸や司令船とのランデブーには使用できるが、着陸には使用できない。アポロ13号では、月面近傍での最も危険な噴射の後、電力と冷却水が少なくて済むことから、PGNCSの代わりにAGSが使用された。
アポロ11号ミッション中、1969年7月20日に初の月面着陸が試みられた際、2つのPGNCSアラーム（1201「VACエリアが利用できません」と1202「エグゼクティブアラーム、コアセットがありません」）が管制センターに伝達された。コンピュータシステムの過負荷は、着陸レーダーデータとランデブーレーダーデータの同時取得によって引き起こされた。管制センターのサポートスタッフは、アラームは安全に無視できると判断し、着陸は成功した。[ 6 ] [ 7 ]