仿生偏振光导航方法是一种基于自然偏振特性的自主导航方法,是以沙蚁等生物高度敏感的偏振视觉感知与导航功能为生物基础,以太阳光的自然偏振特性为理论依据,通过对大气偏振模式的检测和演算,实现对载体姿态信息的判断。本文针对如何利用大气偏振模式获取载体飞行中的姿态问题,提出了一种利用大气偏振模式的空间姿态自主获取方法,建立了倾斜姿态下的大气偏振模式表征模型,通过对不同姿态下的大气偏振模式信息进行特征提取,利用特征信息之间的空间变换关系,实现了载体的空间姿态的获取。本文的主要工作包括:(1)针对任意倾斜姿态下大气偏振模式分布的表征问题,提出了一种倾斜姿态下大气偏振模式的建模方法,利用旋转矩阵,建立了姿态变换前后坐标系的空间变化关系,实现了从任意倾斜姿态到水平姿态的空间转换;(2)在倾斜姿态下的大气偏振模式建模的基础上,研究了倾斜姿态下大气偏振模式特征提取方法。分别利用最小二乘及霍夫变换方法,通过对大气偏振模式偏振角分布进行拟合,实现了对天顶点坐标和太阳位置坐标的提取;(3)提出了利用大气偏振模式的空间姿态的自主获取方法,通过对姿态变化前后的大气偏振模式中,天顶点和太阳位置两个特征参考点坐标进行特征提取,根据特征点坐标间的转换关系求解出空间姿态信息。仿真与实测实验结果表明,该方法能够实现载体空间姿态信息的自主获取。