一、船舶导航系统概述

船舶导航系统是确保船舶在海洋中安全、准确航行的关键设备，主要包括全球定位系统（GPS）、雷达、电子海图显示与信息系统（ECDIS）、自动舵等。这些系统相互配合，为船员提供船舶位置、航向、航速、周围海域信息以及自动驾驶等功能。

二、常见故障及维修方法

（一）全球定位系统（GPS）故障

1. 信号接收不良

• 原因分析：GPS 天线损坏、连接电缆故障、接收器故障或周围环境干扰都可能导致信号接收不良。例如，天线被遮挡、进水或受到强电磁干扰时，会影响卫星信号的接收。

• 维修方法：首先检查天线外观，确保其无损坏、清洁且安装位置正确，无遮挡物。检查连接电缆是否有破损、松动，如有问题，更换或重新连接电缆。若天线和电缆均正常，则可能是接收器故障，可尝试重启接收器或进行软件升级。若仍无法解决，可能需要更换接收器。

2. 定位偏差过大

• 原因分析：卫星星历误差、大气折射误差、多径效应或 GPS 设备本身的精度问题都可能引起定位偏差。例如，在高楼林立或山区附近航行时，多径效应会使 GPS 信号反射，导致定位不准确。

• 维修方法：检查 GPS 设备的设置，确保其采用了精确的定位模式和最新的星历数据。对于大气折射误差和多径效应，可以通过使用差分 GPS（DGPS）技术来修正。如果是设备本身精度问题，可联系专业维修人员进行校准或更换相关部件，如时钟模块、信号处理芯片等。

（二）雷达故障

1. 无回波显示

• 原因分析：可能是发射机故障、接收机故障、天线故障、收发开关损坏或显示器故障。例如，发射机的磁控管损坏会导致无法发射雷达波，从而无回波显示。

• 维修方法：首先检查雷达的电源供应是否正常。然后使用仪器（如示波器、功率计）分别检查发射机的输出功率、接收机的灵敏度以及收发开关的性能。对于天线，检查其旋转是否正常、有无损坏或进水。如果是显示器故障，检查其连接线路和显示设置。根据检查结果，更换损坏的部件，如磁控管、接收机模块、天线电机等。

2. 回波模糊或杂波过多

• 原因分析：可能是雷达的分辨率设置不当、海浪抑制或雨雪抑制功能失效、接收机增益过高或附近有强干扰源。例如，当接收机增益过高时，会将一些微弱的干扰信号也放大，导致回波模糊且杂波增多。

• 维修方法：调整雷达的分辨率、海浪抑制和雨雪抑制参数，观察回波是否改善。检查接收机的增益设置，将其调整到合适的值。若周围存在干扰源，如其他船舶的雷达或通信设备，可尝试改变船舶航向或使用滤波器来减少干扰。如果问题仍然存在，可能需要检查雷达的信号处理电路，修复或更换有故障的元件。

（三）电子海图显示与信息系统（ECDIS）故障

1. 海图显示异常

• 原因分析：海图数据错误或丢失、显示软件故障、显卡驱动问题或硬件连接不良都可能导致海图显示异常。例如，海图数据更新不及时，可能会出现海图与实际海域不符的情况；显卡驱动过期可能会使海图显示出现卡顿、花屏等现象。

• 维修方法：检查海图数据的完整性和版本，如有必要，更新海图数据。重新安装或升级 ECDIS 显示软件，确保其与操作系统兼容。更新显卡驱动程序，检查硬件连接（如显示器数据线、显卡与主板的连接）是否松动，如有问题，重新连接或更换数据线。

2. 系统死机或卡顿

• 原因分析：可能是计算机硬件性能不足（如内存过小、CPU 处理能力低）、软件冲突、病毒感染或过多的后台程序运行。例如，同时运行多个大型软件程序时，会占用大量系统资源，导致 ECDIS 系统死机或卡顿。

• 维修方法：增加计算机内存、升级 CPU 或更换性能更好的计算机硬件。检查系统中是否存在软件冲突，卸载不必要的软件程序。使用杀毒软件对系统进行全面扫描，清除病毒和恶意软件。关闭不必要的后台程序，优化系统性能，以确保 ECDIS 系统的流畅运行。

（四）自动舵故障

1. 无法自动转向

• 原因分析：可能是传感器故障（如航向传感器、舵角传感器）、控制单元故障、执行机构（如舵机）故障或通信线路故障。例如，航向传感器损坏会导致自动舵无法获取准确的航向信息，从而无法进行自动转向。

• 维修方法：使用专业仪器检查传感器的输出信号是否正常，如不正常，更换相应的传感器。检查控制单元的电源供应、电路板和软件设置，如有故障，进行维修或更换。对于执行机构，检查舵机的电机、液压系统（如果是液压舵机）和机械传动部件，确保其正常工作。检查通信线路是否有断路、短路或接触不良，修复或更换有问题的线路。

2. 转向不准确或不稳定

• 原因分析：可能是传感器校准误差、控制参数设置不当、舵机响应延迟或船舶受到外界干扰（如风浪）。例如，舵角传感器校准不准确，会使自动舵接收到错误的舵角信息，导致转向不准确。

• 维修方法：重新校准传感器，确保其输出信号准确无误。调整自动舵的控制参数，如比例系数、积分时间和微分时间，以优化转向性能。检查舵机的响应速度和精度，如有必要，对舵机进行维护或调整。在船舶航行过程中，根据海况和船舶特性，合理调整自动舵的工作模式，以减少外界干扰对转向的影响。

三、校准实践

（一）GPS 校准

1. 静态校准

• 选择一个开阔、无遮挡且已知精确位置的地点（如港口的校准点），将船舶停泊在该位置。打开 GPS 设备，让其接收卫星信号至少 30 分钟，以获取稳定的定位数据。然后将 GPS 显示的位置与已知的精确位置进行对比，计算出定位偏差。根据偏差值，在 GPS 设备的设置菜单中进行校准，调整纬度和经度的偏移量，使 GPS 显示的位置与实际位置相符。

2. 动态校准

• 在船舶航行过程中，选择一段长直的航道，且周围无明显干扰源。以船舶的计程仪或其他可靠的航速测量设备为参考，记录船舶在一定时间内的实际航行距离和 GPS 显示的航行距离。根据两者的差值计算出比例系数，在 GPS 设备中设置航速校准参数，使 GPS 显示的航速与实际航速一致。同时，观察船舶的航向变化，与 GPS 显示的航向进行对比，如有偏差，进行航向校准，调整磁偏角和罗经偏差等参数。

（二）雷达校准

1. 距离校准

• 在平静的海面上，选择一个已知距离的固定目标（如远处的岛屿、灯塔或海上浮标），该目标的距离应在雷达的量程范围内。使用雷达的测距功能测量目标的距离，并与已知距离进行对比。如果存在偏差，调整雷达的距离校准旋钮或在雷达的设置菜单中输入偏差值，使雷达显示的距离与实际距离相符。

2. 方位校准

• 同样选择一个固定目标，使用罗经或其他可靠的航向测量设备确定船舶的真航向。然后用雷达测量目标的方位角，将其与根据真航向和目标实际方位计算出的理论方位角进行对比。如有偏差，调整雷达的方位校准旋钮或在雷达设置中修正方位偏差，确保雷达显示的方位准确无误。

（三）ECDIS 校准

1. 海图校准

• 定期将 ECDIS 中的海图数据与官方发布的最新海图进行比对，检查海图的完整性、准确性和更新情况。如果发现海图数据存在差异或错误，及时下载并安装最新的海图更新文件。同时，在船舶航行过程中，利用已知的地标、助航设施等对海图显示的位置进行核对，如有偏差，检查海图的投影方式、比例尺设置等参数，确保海图与实际海域的匹配度。

2. 传感器校准

• 对于与 ECDIS 连接的传感器（如 GPS、罗经、测深仪等），按照各自的校准方法进行校准。例如，将罗经的航向数据与 GPS 推算的航向进行比对，调整罗经的偏差，使两者显示的航向一致。定期检查测深仪的校准情况，通过在已知水深的区域进行测量，对比测量结果与实际水深，如有误差，调整测深仪的校准参数。

（四）自动舵校准

1. 传感器校准

• 对于航向传感器，在船舶静止时，将其显示的航向与罗经的航向进行对比，如有偏差，调整航向传感器的校准参数，使其与罗经一致。对于舵角传感器，将其显示的舵角与实际舵角进行比对，可通过手动转动舵轮，观察舵角传感器的输出，如有误差，进行校准，确保舵角传感器的准确性。

2. 控制参数校准

• 根据船舶的类型、尺寸、载重和操纵特性，调整自动舵的控制参数。例如，对于大型油轮，由于其惯性大，需要设置较长的积分时间和较小的比例系数，以避免转向过度或不足。在不同的海况和航速下，进行试航，观察自动舵的转向性能，对控制参数进行优化，使自动舵能够稳定、准确地控制船舶转向。