航天和航空的天文导航是利用自然天体来测定飞行器位置和航向的导航技术，是在航海天文导航的基础上发展起来的。由于天体的坐标位置和它的运动规律是已知的，因此，只要测出天体相对于飞行器参考基准面的高度角和方位角，就能够计算出飞行器的位置和航向。

　　天文导航跟踪的天体主要是亮度较强的恒星或其他天体。将星体跟踪器中的望远镜自动对准天体方向可以测出飞行器的前进方向与天体方向（即望远镜轴线方向）之间的夹角（即航向角）。而天体在任一瞬间相对于南北子午线之间的夹角（即天体方位角）是已知的，从天体方位角中减去航向角就得到飞行器的真航向。通过测量天体相对于飞行器参考面的高度就可以判定飞行器的位置。

　　根据跟踪的星体数，天文导航分为单星、双星和三星导航。单星导航由于航向基准误差大而定位精度低；双星导航定位精度高，在选择星对时，两颗星体的方位角差越接近90°，定位精度越高；三星导航常利用对第三颗星的测量来检查对前两颗星的测量的可靠性，在航天中，则用来确定航天器在三维空间中的位置。

　　天文导航所用仪器有星体跟踪器、天文罗盘和六分仪等。自动星体跟踪器（星敏感器）能从天空背景中搜索、识别和跟踪星体，并测出跟踪器瞄准线相对于参考坐标系的角度。天文罗盘通过测量太阳或星体方向来指示用户航向。六分仪通过对恒星或行星的测量指示出用户的位置和距离。

　　天文导航系统不需要其他地面设备的支持，是自主式导航系统。它不受人工或自然形成的电磁场的干扰，不向外辐射电磁波，隐蔽性好，定位、定向的精度比较高，定位误差与定位时刻无关，因而得到广泛应用。