美国宇航局喷气推进实验室卡西尼项目导航团队负责人杰里米·琼斯对此做出了解释。
太空探测器的精确导航取决于四个因素：第一是用于确定探测器位置和速度的测量系统。第二是进行测量的地点。第三是精确的太阳系模型，第四是探测器运动模型。
对于所有美国星际探测器，深空网络（DSN）的天线充当测量系统。这些天线向探测器发射无线电信号，探测器接收这些信号，并以略微的频移将信号返回地面站。通过计算发射信号和接收信号之间的差异，可以非常精确地确定探测器沿天线方向的距离和速度，这要归功于信号的高频率和用于测量微小频率变化的非常精确的原子钟。通过结合这些要素，导航员可以测量探测器的瞬时视线速度和相对于天线的距离，精度分别为每秒 0.05 毫米和 3 米。
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许多探测器还携带摄像头，用于拍摄目的地图像，无论是卫星、行星还是其他天体。在最后接近阶段，当距离变小时，会使用这些图像。例如，卡西尼号探测器的相机提供的角度测量精度为 3 微弧度（在一百万公里距离处为 3 公里）。图像补充了无线电数据，并提供了与目标的直接联系。
空间探测器轨迹的计算也需要使用惯性坐标系，其中在太阳系上铺设网格，并相对于恒星背景固定。对于星际任务，使用以太阳系质心为原点的惯性坐标系。由于测量提供有关探测器相对于天线位置的信息，因此需要了解天线相对于此惯性坐标系的位置，以便将测量值转换为系统中的元素。天线的位置不仅取决于其在地球表面的地理位置，还取决于地球相对于太阳系质心的位置（称为地球星历）。地球星历的测量精度约为 0.5 公里，天线的位置精度优于 5 厘米。
星际导航的第三个组成部分是精确的太阳系模型。引力是作用于航天器的最重要力。确定这些引力需要准确了解所有主要天体（如太阳和所有行星）在一段时间内的位置。此信息由行星星历提供，行星星历自星际空间计划开始以来一直在持续开发。得益于这项长期工作，在卡西尼号最后接近并部署其相机之前，土星的位置已知精度为数百公里。在探测器进入土星轨道后，这颗巨行星的卫星成为重要的引力天体。它们相对于土星的位置已确定到几公里的精度。
精确导航的最后一个组成部分是结合所有这些其他要素，并使用作用在探测器上的力和轨道动力学模型来估计其位置。通过在一段时间内进行定期测量，可以确定探测器的位置和速度。例如，卡西尼号相对于土星的位置通常被确定到 1 公里或更小的精度。使用探测器已知的的位置和速度，可以计算出其未来的位置。导航员将这些位置与目标天体的预测位置（基于星历）进行比较，以确定探测器何时到达目标。然后，剩下的就是收集飞掠数据，深吸一口气，然后继续进行下一次相遇。