磁力计结合微惯导的导航系统具有抗磁干扰性差等问题,对此,提出偏振光矢量传感器辅助微惯导导航的航姿优化解算方法,并设计状态阈值改进优化理论,进一步完善基于传统优化理论的航姿解算模型,促进偏振光矢量传感器辅助微惯导的组合导航系统的研究发展。根据基础惯性导航理论,建立用于航姿估计的组合导航系统坐标系,飞行姿态使用基于数值积分求解的四元数法完成更新,通过分析偏振矢量分布特性,偏振光矢量传感器的感知原理,建立偏振矢量分布的天球模型与航姿估计模型。根据Paparazzi UAV组建航姿解算平台系统,使用转台检验平台算法室内姿态估计精度,进行室外飞行检验平台算法室外姿态估计精度,从而验证实验平台算法的可靠性,为偏振光矢量传感器替代磁力计与微惯导构成的组合导航航姿系统提供参考,分析项目飞控板硬件原理,根据飞行控制要求,设计制作新版飞控,为实验平台的后续升级提供基础。为进一步提高偏振光辅助导航系统精度,基于四元数法,利用偏振矢量与重力矢量的误差矢量搭建目标误差函数模型,通过非线性最优化理论进行最优姿态四元数求解,设计动态步长因子与状态阈值,对非重力加速度进行抑制,提高系统鲁棒性。实验表明,该方法具有良好的静态稳定性,动态环境下,相比一般的优化方法,该方法解算精度更高,与UKF、EKF、互补滤波相比可以很好的跟踪姿态变化,并且可以有效降低非重力加速度的对估计航姿的影响。提出基于UKF的混合滤波算法,用于改进基于状态因子改进的航姿优化方法对非重力加速度的抑制效果,实验证明,该混合滤波航姿估计方法可以进一步降低非重力加速度对航姿估计的影响,提高解算精度。