坐在古代海船上，航海家是靠观测日月星辰来估测方向的。要是遇上了阴雨天，看不见日月星辰，就靠指南针来定向。指南针是由中国古代劳动人民所发明的，很早就应用于航海事业。在宋代，指南针已作为一种测向工具应用于海船上。
在古代，水手们使用的指南针是一种水罗盘，它是由指南磁针与方向盘组成的。中国明代航海家郑和七次下西洋，远航东南亚、阿拉伯和东部非洲，乘坐的宝船上就装有水罗盘。
现代船舶上装备的测向仪器则是罗经，它包括磁罗经和电罗经两种。
磁罗经是在罗盘基础上发展而成的，磁针由永久磁铁制造，具有磁性，在地球磁场作用下能指示南北方向。但磁罗经易受钢铁船体的磁性及船上电气设备磁性的干扰，因而产生误差，影响到测向的精度。
电罗经是利用陀螺原理制成的，它的“心脏部位”是陀螺仪，陀螺用高速电机驱动，一经启动，便绕着自己的轴线高速转动，固定地指向正北，并不受地磁的影响，所以可用来指示方向。
指南针
船舶在海上航行，必须随时知道自己的船位，并随时检测船位是否在预定的航线上，这项工作就是船舶的导航。船舶是怎样确定自己的船位，并确保在预定航线上航行的呢？测定船位的方法有两种，一种被称作航行推算法，从航行的起点算起，根据罗经指示的航向，计程仪提供的里程数，在海图上推算船舶的位置。第二种则是船位测定法，它包括观测天体定位的天文导航和接收无线电波定位的无线电导航。
六分仪
所谓天文导航就是利用观测天体的仪器六分仪来测量天体高度。六分仪是一种手提式的测角仪器，可用来测定目标的方位角和距离。六分仪既可以测定两个目标间的水平夹角和垂直夹角，也可以测定天体的方位角和天体的高度。用六分仪测得天体的高度后，再查找天文历，就可得到天体此刻的地理位置，从而再测得船舶的位置。
通过岸上或岛屿上的无线电导航台发出电波可以进行无线电导航，此时，在海上航行的船舶利用船上的无线电测向仪就可以测得无线电导航台的方位，连续测位或再测得另一个已知位置的无线电导航台，便可以测得自己的船位。
利用人造地球卫星则可以进行卫星导航，导航的卫星在地球轨道上有规律地运动，因此可作为海上航行的定向标。利用卫星导航的船舶要配备专门的设备，以便测得所需要的导航参数。依靠卫星导航测定船位的过程是完全自动进行的，精确度较高。
船舶在波涛汹涌的海面上航行还需要“耳目”的帮助，这“耳目”便是航海仪器和航海设备。
现代船舶的“眼睛”是雷达，船用雷达由发射机、接收机、显示器、天线和电源等部分组成。发射机用以发射无线电波，接收机用以接收由目标反射回来的电波，显示器是将回波信号经过变频、中放和检波以后，在荧光屏上显示出来。哪个方向有回波，哪个方向就会有目标，如此，便可测得目标的方位和距离。
船舶上装了雷达，就可以对周围海面情况了如指掌。无论白天还是黑夜，哪怕是在狂风暴雨天气，有了船用雷达就可以“看清”周围海面的情况，以保证航行的安全。
现代船舶的“耳朵”则是声呐。声呐由发射器、接收器、指示器或记录器和电源等部分组成。发射器发射声波，接收器接收遇到目标反射回来的声波，指示器或记录器便将接收到的声波放大，在指示器中指示出来，或在记录器中记录下来。
船舶上装上了声呐，不仅可以及时、准确地测得海底礁石和沉船的位置，而且还可以测得海底的深度，保证航行的安全。对于军舰来说，利用舰上声纳更可以测得水雷和潜艇等水中目标。
除了上述仪器和设备，现代船舶上还装备别的航海观测仪器，比如，有用于观察的航海望远镜，用于测量目标距离的测距仪，用于测定目标方位的方位仪和用于测量航程的计程仪。此外，还有计时用的船钟、秒表，测量深度用的测深仪，用于供航海参考的海图等。它们均是必不可少的航海工具。
现代船舶靠了这些航海仪器、设备的帮助，才变得“耳聪目明”，能够准确地掌握海上的情况，以保证航行安全。（施鹤群）
【微博士】陀螺原理与电罗经
陀螺转动以后具有维持方向的能力，陀螺的旋转轴线所指示方向并不改变。电罗经就是利用陀螺原理制成的，故又称陀螺罗经。世界上第一台陀螺罗经是由德国人安舒兹于20世纪初发明的。