基于自然特性的偏振光导航，因在较大范围内难以受到人为因素的干扰破坏，特别适合弱/无卫星信号的陌生环境下导航，近年来受到广泛关注，具有重要的研究价值和军事应用前景。本文在研究大气偏振模式特征规律，分析大气偏振模式对称性的基础上，针对已有仿生偏振光导航中航向角获取方法的不足，提出一种利用大气偏振模式对称性的航向角获取方法，为解决仿生偏振光导航研究中的关键科学问题提供新方法，对基于自然特性的导航方法研究，具有重要的指导意义。本文的主要研究内容如下：（1）在研究大气偏振模式分布特征规律的基础上，分析了大气偏振模式稳定的对称性分布特性，建立大气偏振模式对称性模型，研究大气偏振模式的对称性提取方法，确立航向角获取的参考基准，提出了利用大气偏振模式对称性获取航向角信息的方法。（2）设计并实现了一种基于偏振模式对称性参数反演的算法，以实现利用大气偏振模式对称性的航向角获取，根据大气偏振模式信息有限个点的采样结果，定义偏振响应和函数，计算出太阳子午线的位置，进而确定航向信息，通过实验验证了算法的可行性及有效性。（3）设计并实现了一种基于大气偏振模式图像的对称性检测的算法，以实现航向角获取，该算法由偏振模式成像的方法获取当前大气偏振模式信息，通过对偏振模式图像的对称性检测提取大气偏振模式的对称性，进而计算出航向角信息，并进行了一系列航向角获取实验，对算法进行了验证。