本发明提供一种自主式小型化定向设备及寻北方法，设备包括水平伺服机构、俯仰伺服机构、控制电路、操作面板、陀螺寻北组件、转台、转动基座以及机械结构，水平、俯仰伺服机构相连接，机械结构上安装观测设备，水平、俯仰伺服机构分别实现观测设备的水平、俯仰方向转动调节；陀螺寻北组件位于转台内部，与转台一同旋转，通过通信接口与主控板相连。寻北方法采用改进的分段式寻北方案，先进行四位置寻北，解算得到粗寻北值，然后根据四位置寻北的结果，使第二段两位置寻北的初始位置停在陀螺寻北组件敏度最高的东西朝向再次进行寻北，得到的精寻北值与粗寻北值相结合，得到最终寻北值，采用分段式寻北可使寻北精度得到较大提升，降低寻北设备成本。