近年生物学家发现,沙蚁、蜜蜂等生物能够利用白天天空散射光偏振模式进行导航定位,加拿大森林中的一种蜜蜂和蜣螂分别可以利用曙暮光及月光的偏振模式进行定位导航。以生物定位导航机理为基础,利用天空偏振光进行定位导航越来越被人们所重视。为了提供新型仿生导航器件制造的实验基础,本文对全天候天空偏振模式进行研究。本文首先研究了大气散射基本理论,建立以太阳和月亮为观测目标的地平坐标系,分时段进行天空偏振模式理论分布模型的仿真；提出基于仿生的偏振模式测试方法,搭建成像式天空散射光偏振特性测试系统,完成测试系统的硬件标定和数据处理程序的编’制。利用搭建的天空散射光偏振模式测试系统,分别对曙暮光和白天太阳光的偏振模式进行测试,并且完成白天不同天气(晴、沙尘、少云和多云)下的天空偏振模式测试。利用编制的数据处理程序,对曙暮光、白天太阳光和各种天气的天空散射光偏振模式进行处理,以二维图片形式显示最终的偏振模式分布图；与理论模型进行对比分析,研究其分布规律和不同天气对天空偏振模式的影响。经过对比分析表明,曙暮光的偏振模式主要是由太阳光的散射引起的；晴、少云和沙尘天气下的天空偏振模式与仿真模型保持一致,太阳不可见的恶劣天气下的天空偏振模式差异比较大。