首先是高度，飛機測量高度利用的原理是大氣壓，初中地理就學過海拔越高氣壓越低，并且高度和氣壓是呈一定的線性關系的。飛機上的高度表其實就是一個氣壓計，測得氣壓值后經過換算就能得到飛機的高度了。
不過現代的飛機基本上都使用無線電高度表來測量高度，它是現代飛機上必要的導航設備之一，無線電高度表要比氣壓高度表要精確許多。無線電高度表原理是向地面發射雷達波，雷達波反射后重新被飛機接收，通過測量雷達波來回所用的時間來測算飛機的高度。無線電高度表僅在飛機距地面750米以內工作，所以一般在飛機進近和著陸階段使用。
再來說說飛機速度的測量。飛機的速度有兩個：空速和地速。空速就是飛機相對空氣運動的速度，地速就是飛機相對地面運動的速度。所以理論上飛機的地速=空速+風速。
測量空速的系統由三部分組成。第一部分叫空速管，也叫做皮托管，它位于機頭前部（如下圖），向前伸出狀。飛機飛行時空氣迎面吹過來流入皮托管中，在管子的后部就可以感受到流入空氣的全部壓力。這個壓力由空氣流入管內的動壓和空氣靜止時內部的靜壓組成。
第二部分是靜壓孔，如下圖。靜壓孔是開在機身側方不受氣流干擾的一些小孔。空氣從這里緩慢流入孔內，這里的空氣壓力是靜壓。
第三部分是壓力表，表的一端與空速管相連，另一端與靜壓孔相連。全壓與靜壓之差稱之為動壓，根據動壓與空速的相關關系，就能將空速換算出來，這個關系有點復雜牽涉流體力學原理，這里就不作拓展了。這里得到的空速叫做“指示空速”，也叫做表速，是換算到標準狀態下的空速，并非飛機飛行的真空速，但卻是關乎飛行安全的最重要的飛行數據之一。飛機的真空速（也就是實際相對空氣速度）會大于指示空速。
至于地速，可由機載多普勒導航雷達來測量，也可由地面基站的電影經緯儀、脈沖測量雷達來測定飛機的地速。
多普勒雷達的工作原理是以多普勒效應為基礎的，是指當發射源和接收者之間有相對徑向運動時，接收到的信號頻率將發生變化。
電影經緯儀是在陸地固定站上使用，它是電影攝影機與經緯儀相結合的儀器，能測量目標的方位角和俯仰角，主要用于飛機、火箭和航天器軌跡測量和起飛、著陸與飛行實況記錄。
脈沖測量雷達是一種精密跟蹤雷達。它的原理是通過測量脈沖電磁波往返時間延遲得到目標的距離信息，根據接收脈沖載波中的多普勒頻率測量目標的徑向速度，利用等信號法獲得目標的方位角和俯仰角數據。
