在茫茫大海上航行，周圍沒有任何帶特徵的景物，怎樣判斷船體所在的位置？現代導航技術發明之前，只能靠觀測星象。
《淮南子·齊俗訓》說：「夫乘舟而惑者，不知東西，見斗極則寤矣。」是說在大海之中航行分辨不清方向時，可憑北斗星來辨明。這是中國最早的航海天文記載，它表明早在漢初時，天文導航的技術已普遍使用了。
宋代朱彧〔yu玉〕在《萍洲可談》里寫道：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。」然而觀察太陽和指南針，充其量只能判斷行船方向，卻不可能知道地理經緯度。
明代鄭和下西洋，途經南海、馬六甲海峽，到達印度洋西岸，《鄭和航海圖》以圖的形式描述了鄭和航海的全過程。我們從圖中得知，不同的定位方法用於三個階段，第一個階段從蘇州到印度尼西亞蘇門答臘島的北端，由於船隊右傍海岸近海航行，所以僅用指南針就可定位。第二個階段從蘇門答臘往西到錫蘭(今斯里蘭卡)，船隊一直西去，緯度變化不大，加上距離不算太遠，故以指南針為主，星象觀測為輔。第三個階段從錫蘭到非洲東海岸，橫穿印度洋，船向稍有偏離，就會遠離目的地，這時候只能完全靠星象定位了。《鄭和航海圖》還有一組附圖，叫《過洋牽星圖》。圖中詳細標出了船隊穿越印度洋時，所見星的方位和地平高度。
在指南針沒有用於航海以前，靠日、月、星辰的出沒來判斷方位。至於地平高度，由於船體隨海浪顛簸起伏，不能使用必須水平放置的地平經緯儀，所以船員一般用手掌或手指比量。當然，這種方法是很粗糙的。