Ze względu na specyfikę miejsca jakim jest pokład statku lub samolotu (przede wszystkim kołysanie) klasyczne przyrządy pomiarowe używane na lądzie (jak np. teodolit) nie mogą być wykorzystane. Instrumentem najczęściej stosowanym w astronawigacji jest sekstant. Jego budowa pozwala na równoczesną obserwację obiektu, którego wysokość mierzymy, oraz horyzontu (układ ruchomych zwierciadeł umożliwia sprowadzenie obrazu obiektu do obrazu horyzontu). Kołysanie pokładu statku w ten sam sposób wpływa na ruch obu obrazów, natomiast ich względne położenie w polu widzenia pozostaje stałe.
W użyciu są również sekstanty lotnicze, w których poziom odniesienia wyznacza nie linia horyzontu, tylko położenie pęcherzyka powietrza w przymocowanej do przyrządu libelli, obserwowanej wraz z obrazem mierzonego obiektu.
Podstawy teoretyczne metody St.Hilaire W zmodyfikowanej metodzie graficznej (St.Hilaire) korzystamy z faktu, że promień koła pozycyjnego jest prostopadły do linii stycznej do tego koła w dowolnym punkcie. Znając przybliżoną pozycję P(λ,φ) i moment obserwacji UT1 można obliczyć teoretyczną odległość zenitalną z i azymut A obserwowanego ciała.