古代航海船舶除利用天文方法确定时间外，还用过火时计、水时计等。中国泉州湾出土的宋代古船上就有水时计遗物。18世纪30年代以前，在海上测量较准确的经度是一件很难的事，如果在海上有精确的计时器就可以解决这个难题。尽管当时的钟表匠已能制作出在陆地上使用的钟表，但将其放在船上，海上一有风浪，就不好用了。英国人J.哈里森（John Harrison，1693～1776）经多年的研制，1735年终于制成第一台在海上使用的钟表航海钟，为机械钟，是一个庞然大物，外壳1米见方，重42千克。经过海上测试，可以满足当时的精度要求。哈里森一共制作了4台航海钟，1761年制成的第四台（H4）才达航海合格标准，体积缩为普通怀表的2倍，重1.45千克，携带方便，走时精度也大大提高了（图1）。这4台钟均保存在英国伦敦国家博物馆。后人据此原理制作了高精度的机械天文钟（图2）。1929年出现了石英天文钟（图3），其结构简单，走时准确，逐渐取代了机械航海天文钟。现代海船上均配有精确的石英电子钟。有些船舶配有船用子母钟系统，由一台母钟和多台子钟组成，并能接收来自卫星导航系统的标准时间信号进行精确校准，除标准子钟指示世界时以外，其他子钟均与母钟同步。通常标准子钟作为航海天文钟使用。

航海天文钟的演变

航海天文钟指示世界时GMT（UT1时刻），从天文钟上读取的时间称为天文钟时间（chronometer time，CT）。尽管天文钟走时准确，还是不可避免地会存在误差。世界时GMT与天文钟时间CT之差称为天文钟钟差，即：

CE＝GMT－CT …（1）

式中CE为“－”，说明天文钟“快”；CE为“＋”，说明天文钟“慢”。

天文钟钟差（CE）是通过无线电对时测定的。无线电对时信号基本可以分成两种类型：一种是世界时UT1的时间信号，可直接用于测定钟差；另一种是协调世界时UTC的对时信号，若利用它来测定钟差，还须对其进行DUT1修正量的修正，即：

UT1＝UTC＋DUT1 …（2）

为满足对世界时UT1用户的需要，一般授时台播发协调世界时UTC时间信号的同时还播发修正量DUT1，这样，利用上式就可求得UT1。从电视或收音机中看到或听到的时间信号均是协调世界时UTC的时间信号。世界许多国家均设有专门播发无线电对时信号的授时台，它们的位置、呼号、工作频率、播发时间、信号性质以及播发方式（式样）可以从英版《无线电信号表》第二卷中查得。

船舶在大洋中航行时，观测天体高度，利用航海天文钟记下观测时的世界时，根据该世界时查阅航海天文历可求出观测时被测天体在天空中的位置，再经计算和作图，得到天文船位线。