首先是，测量高度利用的原理是大气压，初中地理就学过海拔越高气压越低，并且高度和气压是呈一定的线性关系的径向速度。飞机上的高度表其实就是一个气压计，测得气压值后经过换算就能得到飞机的高度了。
不过现代的飞机基本上都使用无线电高度表来测量高度，它是现代飞机上必要的导航设备之一，无线电高度表要比气压高度表要精确许多。无线电高度表原理是向地面发射雷达波，雷达波反射后重新被飞机接收，通过测量雷达波来回所用的时间来测算飞机的高度。无线电高度表仅在飞机距地面750米以内工作，所以一般在飞机进近和着陆阶段使用。
再来说说飞机速度的测量。飞机的速度有两个：空速和地速。空速就是飞机相对空气运动的速度，地速就是飞机相对地面运动的速度。所以理论上飞机的地速=空速+风速。
测量空速的系统由三部分组成。第一部分叫空速管，也叫做皮托管，它位于机头前部（如下图），向前伸出状。飞机飞行时空气迎面吹过来流入皮托管中，在管子的后部就可以感受到流入空气的全部压力。这个压力由空气流入管内的动压和空气静止时内部的静压组成。
第二部分是静压孔，如下图。静压孔是开在机身侧方不受气流干扰的一些小孔。空气从这里缓慢流入孔内，这里的空气压力是静压。
第三部分是压力表，表的一端与空速管相连，另一端与静压孔相连。全压与静压之差称之为动压，根据动压与空速的相关关系，就能将空速换算出来，这个关系有点复杂牵涉流体力学原理，这里就不作拓展了。这里得到的空速叫做“指示空速”，也叫做表速，是换算到标准状态下的空速，并非飞机飞行的真空速，但却是关乎飞行安全的最重要的飞行数据之一。飞机的真空速（也就是实际相对空气速度）会大于指示空速。
至于地速，可由机载多普勒导航雷达来测量，也可由地面基站的电影经纬仪、脉冲测量雷达来测定飞机的地速。
多普勒雷达的工作原理是以多普勒效应为基础的，是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号频率将发生变化。
电影经纬仪是在陆地固定站上使用，它是电影摄影机与经纬仪相结合的仪器，能测量目标的方位角和俯仰角，主要用于飞机、火箭和航天器轨迹测量和起飞、着陆与飞行实况记录。
脉冲测量雷达是一种精密跟踪雷达。它的原理是通过测量脉冲电磁波往返时间延迟得到目标的距离信息，根据接收脉冲载波中的多普勒频率测量目标的径向速度，利用等信号法获得目标的方位角和俯仰角数据。