全书共8章。第1章主要介绍航天与天文学基础名词、空间环境与深空任务与关键技术回顾。第2章介绍球面三角学基础、观测与数学建模基础、观测不确定性、以及科学假说等基础理论与方法论。第3章介绍天球定义与基本特性，天体视运动等运动规律，引出由此产生的天体位置坐标的变化。第4章介绍天球坐标系、空间直角坐标系、空间坐标系、火星坐标系等基本概念与定理，以及坐标系间的转换方法。第5章介绍时间计量系统，以及时间基准转换。第6章阐述常用天体敏感器类型、工作原理与误差分析方法。第7章介绍影响天体观测位置的主要因素与修正方法。第8章具体针对航天需求，提供了天体多种位置计算过程。