天文多普勒导航系统（celestial doppler navigation system），工学-航空宇航科学与技术-航天-导航、制导与控制-导航-多普勒导航系统，利用太阳、恒星等天体目标源光信号的多普勒效应，根据航天器与目标源之间的距离变化率观测量来确定航天器位置和速度的导航系统。当机械波或电磁波的发射源与接收点之间沿两者连线方向存在相对速度时，接收频率与发射频率并不一致，这一频率差称为多普勒频移。光学多普勒效应是指航天器在远离或接近目标源的过程中，测量得到的目标源光信号的频率变化现象。光信号的多普勒频移反映了航天器与目标源的相对运动信息，其幅度与航天器在目标源视线方向上的相对速度成正比。因此，根据在航天器上测量得到的光信号多普勒频移，可以求解得到航天器相对于目标源的速度。在实际的航天器轨道运动中，航天器的速度是三维矢量，而通过对一个目标源进行观测，仅能确定航天器速度在目标源视线方向上的一个分量；通过对三个或三个以上目标源进行观测，可以估计得到完整的航天器三维速度信息；进一步结合目标源的天体星历数据，测定航天器在惯性空间中的速度矢量，如下图所示。