在茫茫大海上航行，周围没有任何带特征的景物，怎样判断船体所在的位置？现代导航技术发明之前，只能靠观测星象。
《淮南子·齐俗训》说：“夫乘舟而惑者，不知东西，见斗极则寤矣。”是说在大海之中航行分辨不清方向时，可凭北斗星来辨明。这是中国最早的航海天文记载，它表明早在汉初时，天文导航的技术已普遍使用了。
宋代朱彧〔yu玉〕在《萍洲可谈》里写道：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”然而观察太阳和指南针，充其量只能判断行船方向，却不可能知道地理经纬度。
明代郑和下西洋，途经南海、马六甲海峡，到达印度洋西岸，《郑和航海图》以图的形式描述了郑和航海的全过程。我们从图中得知，不同的定位方法用于三个阶段，第一个阶段从苏州到印度尼西亚苏门答腊岛的北端，由于船队右傍海岸近海航行，所以仅用指南针就可定位。第二个阶段从苏门答腊往西到锡兰(今斯里兰卡)，船队一直西去，纬度变化不大，加上距离不算太远，故以指南针为主，星象观测为辅。第三个阶段从锡兰到非洲东海岸，横穿印度洋，船向稍有偏离，就会远离目的地，这时候只能完全靠星象定位了。《郑和航海图》还有一组附图，叫《过洋牵星图》。图中详细标出了船队穿越印度洋时，所见星的方位和地平高度。
在指南针没有用于航海以前，靠日、月、星辰的出没来判断方位。至于地平高度，由于船体随海浪颠簸起伏，不能使用必须水平放置的地平经纬仪，所以船员一般用手掌或手指比量。当然，这种方法是很粗糙的。