提高导航系统的自主性、可靠性和精确性是组合导航领域中的一个重要研究课题。偏振光作为新兴导航方式逐渐得到重视,也正是由于它的辅助定姿能力能够满足一些特殊应用需要。通过导航系统之间的各种组合,获得任何单独子系统都无法满足的性能指标。天空偏振光导航作为新兴导航系统,以它的强自主性、低成本和广阔的应用前景备受关注。本文根据天空偏振模式的特点,提出了敏感太阳矢量的偏振光定姿子系统,并设计偏振光辅助定姿的GPS/SINS组合导航算法。论文首先针对单通道检偏算法稳定性进行仿真分析,针对大气环境多变性提出了稳定性、预测性更理想的基于多通道偏振光检测的太阳矢量敏感装置和太阳矢量估计算法。继而分析了太阳矢量敏感模块自身的容错性、容错算法以及辅助惯导系统定姿时的补偿方法。为了提高GPS/SINS组合导航系统对姿态误差的观测能力,本文在单通道偏振光定姿原理的基础上,推导了太阳矢量对平台误差角的观测方程,并通过联邦卡尔曼滤波对GPS/SINS/偏振光组合导航误差估计进行仿真。大气偏振模式数据库的建立旨在对偏振光定姿性能做出定量分析,论文最后一部分首先介绍了偏振模式标定的目标,提出了在复杂大气环境下的标定方案,最后就标定过程中出现问题对提高偏振光定姿性能提出展望。