Одним из основных вопросов навигации является вопрос о том, что принять за начало отсчета линейных и угловых координат летательного аппарата. В качестве начала отсчета принимают систему координат, называемую навигационной системой координат. На разных этапах полета используются разные навигационные системы координат. Как правило, это сферические или прямоугольные навигационные системы координат, а их начала — центры небесных тел или какие-либо ориентиры на поверхности этих тел. Направления осей координат неизменны относительно звездного (или инерциального) пространства или жестко связаны с опорным небесным телом и участвуют в его вращении.
В процессе полета можно переходить от одной системы координат к другой, более удобной для отсчета. Практикой установлено, что ошибки в определении координат летательного аппарата увеличиваются по мере удаления его от начала навигационной системы координат. Поэтому в процессе полета нужно стремиться воспользоваться теми системами координат, которые расположены ближе к летательному аппарату. Например, при полете вокруг Земли удобно пользоваться системой координат, связанной с Землей, а в районе Луны — лунной системой координат.
Замена одной системы координат другой возможна только при условии, если известны их относительные положения. В геоцентрической системе Земля принимается за шар, отсчет широты ведется между плоскостью экватора и направлением радиус-вектора. Способ отсчета долготы такой же, как в географической системе координат. Есть еще ортодромическая система координат, в которой за основную плоскость отсчета принимают плоскость большого круга, проходящую через центр Земли.