针对快速定向这一热点问题，论文开展了基于自然天体的快速定向理论及技术研究。论文的主要工作如下：(1)详细比较了陀螺经纬仪定向、GPS定向、地磁定向以及天文定向，分析并指出了目前天文定向技术遇到的挑战和需要突破的瓶颈。(2)研究了任意星定向中的单恒星识别技术，通过实际观测实验证明该项技术具有较高的识别成功率，成功实现了任意星定向并取得了较高精度的定向结果。(3)提出并实现了利用特征星进行快速定向，建立了特征星星库，研究了最佳选星策略，从而使定向精度得到大幅提高。(4)提出了利用行星进行快速定向。筛选了太阳系内适合天文定向观测的行星，针对视半径较大的木星和土星，比较了前后沿法和中心法的优劣，并给出了观测建议；分析了对金星、火星、木星和土星的实测数据，指出利用行星进行快速定向具有较高的应用价值。(5)提出了利用月球进行快速定向。提出了月球视面中心拟合算法，推导了全部的计算公式，并通过实际观测实验验证了该算法的可靠性，突破性地解决了月面中心的确定问题，并成功实现了测月快速定向。(6)提出了一种新的测日定向方法——拟合法，通过实际观测实验确定了对太阳边沿的最佳采样次数；设计实验比较了拟合法和前后沿法的优劣，并给出了观测建议；提出了一种改进的测日定向方法，有效削弱了主要误差源对定向的影响。(7)基于论文的研究成果，研制出了一套快速天文定向系统软件。通过实际观测获取了该系统的总体技战术指标，并将该系统与目前使用较多的下架式陀螺经纬仪进行了比较，指出了各自的优缺点。通过论文的研究，在最大程度上降低了天气状况对天文定向的影响，极大地弥补了夜晚天文测量只能依靠北极星进行定向的不足，达到了天空中只要有可见的自然天体即可实现快速定向的目标。