在大航海時代，天體是最可靠也是最好的參照物，特別是在遠離陸地和探索未知海域時，能有一個測天工具導航實在是再好不過。
宋元時期， 中國的航海家就在使用 一種叫“量天尺” 的測量工具。
過洋牽星術
“星斗高低，度量遠近”。鄭和下西洋時， 使用過一種叫做 “牽星板” 的器具。一套牽星板由 12 塊正方形木板構成，材質一般為烏木， 最大一塊每邊長約 24 釐米， 稱 “十二指”，這樣每塊遞減 2 釐米，到最小的一塊每邊長約 2 釐米，稱 “一指”; 木板的中心穿一根繩子，繩子長度是自眼到板之間的距離 ( 手臂伸直) ，大約是 72 釐米。測量時，一手持牽星板， 手臂水平伸直， 另一手持住繩端置於眼前， 眼看牽星板上下邊緣， 將下邊緣與水平線取平， 上邊緣與被測的天體重合， 然後根據所用的木板屬於 “幾指”，就可以得出天體高度的指數， 這種測量方法就是 “過洋牽星術”。
其基本原理就是 勾股定理
拉線板 ( Kamal)
15 世紀前後的阿拉伯人使用“拉線板” ( Kamal) 進行導航。 “拉線板” 由一塊木片和一根穿過木片中央的繩子組成， 繩子上打若干繩結， 使用時左手執木板， 右手拉直繩子，使木板上邊緣對準北極星， 下邊緣與海天連接線相切，可以大約測出所在地北極星距水平的高度，並根據木板寬度和繩長計算海船所處的地理緯度。這麼粗糙的工具他們用了數百年。
直角象限儀 ( Quadrant)
15 世紀中期時歐洲的水手曾使用過陸地觀測天體的工具 “直角象限儀” ( Quadrant) ，但是領航員經常需要上岸觀察，所以沒什麼用。
航海星盤( Mariner's astrolabe)
15 世紀後期發明了 “航海星盤” ( Mariner's astrolabe) ，使用時將星盤懸掛成鉛直， 零度標記與水平面齊平， 移動指針指向要測量高度的天體， 即可測出天體高度( 仰角) ，從而得出船舶所在的緯度位置， 但由於船舶甲板上下顛簸， 這樣的儀器極難操作， 測量誤差很大。
十字杆( Cross-staff )
1515 年左右， 海員們製作了一種 “十字杆” ( Cross-staff ) 。它由一根長木杆和一個短方木片組成，二者構成十字架型。木杆兩側光滑， 上面標有刻度; 木片中間有一個方形的洞， 可以讓木杆穿過並與之保持直角。觀測時， 木片垂直放置在木杆上， 眼睛儘可能靠近木杆一端， 另一端指向天空中的一個定點 ( 大約在選定天體和地平線之間的正下方) 。木片沿著木杆滑行，直到它的上緣 “觸到” 天體， 下邊緣 “觸碰” 地平線，然後用螺絲釘將木片固定在木杆上，並從刻度上讀出天體高度。
竿式投影反測器 ( Back-staff)
16 世紀末， 英國航海家戴維斯 ( John Davis) 發明了 “竿式投影反測器” ( Back-staff) ，航海者無需像使用星盤、十字杆時所要求的那樣直接目視太陽， 而是利用棍棒投射到刻度計上的影子， 其影子端的位置表明了太陽的高度， 這樣緯度就可以計算出來了。
這個其實就是立竿見影差不多一個意思吧。
六分儀的發明
1660 年的英國皇家學會一項重要任務就是為英國海軍和商船隊遠洋導航尋求新技術。
1665 年， 擔任英國皇家學會秘書和實驗管理員的胡克 ( Robert Hooke) 設計了一個三角形框架、帶有反射鏡的天文觀測象限儀 ( reflecting quadrant) ，在倫敦聖保羅大教堂進行了測試。
不久後， 英國科學大咖牛頓也獨立設計出一種用於測量高度的反射式天文儀器， 他也是第一個應用兩種反射鏡製成象限儀 ( double-reflecting quadrant) 的人。
1676 年英國格林威治天文臺建造了一架大六分儀，由首任皇家天文學家弗拉姆斯特德 ( John Flamsteed) 親自安裝並使用。
1687 年荷蘭天文學家赫維留斯 ( Jan Heweliusz) 把一個南天小星座命名為 “六分儀座”。
可手持移動的 “六分儀”的誕生
1714 年，英國國會成立了經度委員會並頒佈 《經度法案》，開始重金懸賞解決遠航航海的導航定位難題。
1730—1731 年， 英國人哈德利 ( John Hadley) 和美國人戈弗雷( Thomas Godfrey) 分別發明了用於航海的 “八分儀” ( Octant) 。
它用兩塊鏡子將太陽或某顆星辰的投影與地平線排成一條直線， 從而確定緯度，這種光學儀器因其刻度弧約為圓周的八分之一而得名。
身為天文學家、數學家， 同時也是一位發明家和機械師的哈德利於 1734 年又英國皇家學會提交了一個改進方案， 得到普遍採用。
哈德利發明的八分儀是一種弓形雙反射象限儀， 通過一面鏡子同時看見地平線和所測天體，它們之間的角度可用邊緣標有刻度的象限儀量出，測角範圍可達 90°。
而簡單的象限儀的測角範圍只有 45°。
它的另一優點是能使星辰天體的反射圖像與地平線成一直線， 而且所測讀數更為精確。
反射圈( Circle of reflection)
1732 年，英國海軍部把這種能量 90° 夾角的八分儀放在一隻快艇上作實驗，結果非常精確。但是，航海者導航定位還需要用到 “月角距” ，而 90°標度的八分儀還是不能滿足測量的需求。
德國天文學家梅耶爾 ( Tobias Mayer) 提出一個 360° 整圓標度的“反射圈” ( Circle of reflection) 構想，並委託英國天才機械師伯德 ( John Bird) 設計製作這種儀器。
1756 年，伯德鑄造出 “梅耶爾反射圈”，由坎貝爾船長 ( John W. Campbell) 帶到海上做實驗。反射圈測量效果好， 但非常笨重， 在海上使用極為不便。
坎貝爾船長將實驗情況告知伯德， 並希望在八分儀與反射圈間折衷， 設計製造一種新儀器。伯德借鑑了坎貝爾船長的改進建議， 以八分儀為模子，把測量範圍擴大到 120° ( 弧度板為 60°) 。
航 海 六 分 儀( Navigation sextant)
1757 年世界上第一架真正意義上 的 “航 海 六 分 儀”( Navigation sextant) 問世了。六分儀較之以往測緯度的儀器精度大大提高，最高精確到 10 角秒 ( 1 角秒即 1° 的1 /3600) ，且簡便易用，迅速成為海上測量地理座標的利器。
庫克船長 ( Captain Cook)
1772— 1775 年，英國皇家海軍軍官、著名航海家庫克船長 ( Captain Cook) 成功完成了第二次環球探險，隨身攜帶的裝備就有一架伯德專門為他鑄造的六分儀。
分位儀 ( Dividing engine)
18 世紀末 ， 英 國 儀 器 制 造 商 拉 姆 斯 頓 ( Jesse Ramsden) 發明了可以精確劃分刻度的 “分位儀” ( Dividing engine) ，才使六分 儀 真 正 實 現 了 小 型 化 。
1831—1836 年，達爾文環球旅行搭乘的 “小獵犬號”，能在浩瀚大海上按照既定路線順利完成科考任務，所裝配的船用小型六分儀發揮了關鍵作用。
數字化衛星導航定位系統 ( GPS)
20 世紀 40 年代以後，雖然人類發明了現代無線電定位法，以及更為精確的數字化衛星導航定位系統 ( GPS) ，但六分儀仍因其可靠性優勢而被廣泛應用。
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