海上导航设备的分类和功能
海上导航是指引导船舶安全、高效且符合航运法规地从一点航行到另一点的一系列活动。实际上，成功的导航不仅取决于船员的技能，还取决于导航设备的完整性和可靠性。这些设备有助于确定位置、测量方向和速度、探测船舶周围的危险、进行通信，并确保船舶保持在预定航线上。随着技术的进步，海上导航系统已从简单的光学仪器发展成为集成在现代网络中的电子设备。本文将探讨海上导航设备的分类及其主要功能，以便读者了解每种设备在保障航运安全方面所发挥的作用。
1.按功能对海上导航设备进行分类
一般来说，海上导航设备可以分为以下几类：（1）定位器，（2）航向确定器，（3）速度和距离计，（4）物体和危险探测器，（5）测绘和航程规划设备，（6）通信和识别设备，以及（7）航行安全和监控设备。
A. 定位固定设备
定位设备是现代导航的基础，确保船舶能够精确掌握自身的地理位置。该类设备的主要组成部分包括：
1. GPS（全球定位系统）/ GNSS（全球导航卫星系统）
全球导航卫星系统（GNSS）是一个统称，涵盖了GPS（美国）、GLONASS（俄罗斯）、伽利略（欧盟）和北斗（中国）。其功能是利用卫星信号精确计算船舶的位置（经纬度）、速度（对地速度）和时间。在航运领域，GNSS用于实时监控船舶位置，确保船舶不偏离航线，并在船舶进港时辅助其操纵。
2. LORAN（远程导航）和无线电导航系统
目前，这套系统在某些地区的使用正在减少，但其理念具有重要的历史意义：利用岸基无线电信号确定位置。一些国家正在开发陆基备用系统，以应对全球导航卫星系统（GNSS）的干扰。
3. 六分仪（天文导航）
六分仪是 传统光学仪器 六分仪用于测量天体（太阳、恒星）与地平线之间的角度。它的功能是通过天文计算确定船舶的位置。虽然六分仪很少作为主要定位系统使用，但在电子设备失效的情况下，它仍然被视为一种重要的备用方法。
B. 方向确定设备（航向和方位）
船首方向（航向）和物体方向（方位）决定了操舵决策和避碰。
1. 磁罗盘
磁罗盘利用地球磁场指示磁北方向。它是一种基本的方向参考，尤其是在电力系统故障时，因为它不依赖电力。该罗盘必须进行磁偏角（船舶磁场的影响）和磁偏角（磁北与真北之间的差异）校正。
2. 陀螺罗盘
陀螺罗盘利用陀螺仪原理指示正北方向，使其在远距离导航中更加稳定和精确。它作为自动驾驶仪、雷达和电子海图系统的参考基准至关重要，确保所有设备使用相同的方向参考。
3. 轴承子弹和瞄准器
罗盘用于测量物体（例如灯塔或其他船只）相对于船舶航向的方位角。通过比较多个方位角，航海员可以估算位置或监控碰撞风险。
C. 测速和测距设备
了解航速有助于计算预计到达时间 (ETA)、燃油消耗量和控制船舶运动。
1. 日志（速度日志）
航速记录仪测量船舶在水中的航速。与全球导航卫星系统（GNSS）测速（对地航速）相比，该信息可用于计算当前航向和漂移。
2. 回声测深仪（深度计）
回声探测器利用声波 利用声音测量水深 位于船舶龙骨下方。在浅水区、航道以及进港时，它的作用至关重要，可以防止船舶搁浅。
D. 物体和危险检测设备
该装置帮助船舶“看到”周围环境，包括能见度受限的情况。
1.雷达（无线电探测和测距）
雷达通过发射无线电波并接收反射波来探测船舶周围的物体。雷达功能包括探测其他船舶、陆地、浮标、暴雨，以及辅助雾中航行。雷达还支持最近接近点 (CPA) 和到达最近接近点时间 (TCPA) 的计算，以防止碰撞，尤其是在与 ARPA 集成时。
2. ARPA（自动雷达标绘辅助系统）
ARPA是雷达的一项功能，可以自动跟踪目标并计算相对运动数据。它的功能有助于值班人员识别碰撞风险，选择安全操作，并遵守《国际海上避碰规则》（COLREG）的规定。
3. 自动识别系统 (AIS)
AIS（船舶自动识别系统）广播和接收船舶识别信息（名称、MMSI）、位置、航向、速度和导航状态。其功能是提高态势感知能力，促进船舶间的协调，并协助船舶交通服务（VTS）监控交通状况。
E. 地图和航程规划工具
路线规划和位置监控需要精确的地图介质。
1. 纸质图表
尽管数字时代飞速发展，纸质海图仍然被用作备份，或在某些船舶上作为必备品。它们用于航线规划、手动位置记录，以及在电子系统故障时作为参考。
2. 电子海图显示与信息系统（ECDIS）
电子海图显示与信息系统（ECDIS）是一种官方电子海图系统，它显示数字海图（ENC），并整合全球导航卫星系统（GNSS）数据、雷达叠加图像、船舶自动识别系统（AIS）和其他传感器数据。其功能包括航线规划、遇险警报（例如，浅水区、禁航区）和持续航行监控。正确配置的ECDIS可以提高航行安全，但正确的设置对于避免忽略警报或航线错误至关重要。
F. 导航通信和识别
海上航行离不开通信，无论是为了安全还是为了交通协调。
1. 甚高频无线电
甚高频（VHF）用于船舶之间、船舶与港口之间以及船舶与船舶交通服务站（VTS）之间的短距离通信。它对于航行期间的协调、导航信息的传递以及应急通信至关重要。
2. 全球海上遇险和安全系统（GMDSS）
全球海上遇险和安全系统（GMDSS）是一个海上安全通信系统，包含多种设备，例如数字选择呼叫（DSC）、应急示位标（EPIRB）、航行警告系统（NAVTEX）和船舶遇险警报接收终端（SART）。其功能是确保船舶能够发送遇险信号并接收海上安全信息（MSI），包括天气和航行警告。
3. 航行警告
NAVTEX接收包含航行警告、天气预报和安全信息的自动广播。其功能是帮助值班船员更新航线状况，无需手动搜索。
G. 导航监控设备
1.自动驾驶
自动驾驶仪可使船舶保持特定航向或航线（取决于集成方式）。这减轻了值班人员的工作量并维持了航向稳定性，但仍需人工监督，因为水流、风力和交通状况可能需要手动操舵。
2. BNWAS（驾驶台航行值班报警系统）
BNWAS通过定期报警系统确保值班人员保持警觉。该系统可防止因疲劳或执勤时打瞌睡而导致的事故。
3. 航程数据记录仪（VDR）
航行数据记录仪（VDR）记录船舶的导航、通信和传感器数据。它的作用类似于飞机的“黑匣子”，对于事故调查和安全评估至关重要。
2. 导航系统集成：从独立工具到集成系统
现代导航设备并非独立运行。许多船舶通过联网的驾驶台系统进行数据集成，使来自全球导航卫星系统（GNSS）、陀螺罗经、雷达、自动识别系统（AIS）和电子海图显示与信息系统（ECDIS）的信息相互补充。这种集成提高了决策的准确性和效率。然而，集成也要求操作人员对系统有透彻的理解，因为配置错误、传感器输入错误或过度依赖系统都可能导致事故。
3. Penutup
海上导航设备的分类表明，安全航行依赖于定位、航向、测速、危险探测、海图绘制、通信以及监控系统的综合运用。从作为重要备用设备的磁罗盘和六分仪，到构成现代导航核心的电子海图显示与信息系统（ECDIS）、ARPA雷达、船舶自动识别系统（AIS）和全球海上遇险与安全系统（GMDSS），所有设备都发挥着互补的作用。最终，精密的设备必须与完善的培训、程序和值班纪律相平衡。这才能确保船舶能够安全、高效地航行，并符合国际海上安全标准。
