自然界中,动物经过亿万年的进化逐渐演化出了各种精巧的自主导航定位机制来适应复杂多变的外界环境,为研究新型导航定位方法提供了很好的借鉴!通过探究和模仿生物的导航定位机理进而研制新型仿生导航传感器对于推动导航定位技术的发展具有十分重要的意义。借鉴物天空偏振光导航机理,本文开展了仿生偏振光传感器设计开发及导航应用方面的研究。本文具体研究内容如下：1)调研沙蚁、蝗虫等生物利用天空偏振光进行导航定位的机理,基于生物偏振光导航机制和国内外已有的天空偏振光信息获取传感器的特点,设计了一款基于天空偏振光的仿生导航传感器。为提高传感器测量精度,通过搭建标准偏振光源对传感器进行标定,包括偏振片极性标定与系统误差补偿,对获取的标定数据采用最小二乘法进行二次多项式拟合,使得传感器系统误差得到一定补偿。2)利用高精度导航系统对传感器进行室外离线标定,求解偏振光传感器输出角度与惯性导航系统输出航向之间的关系,研究偏振光传感器航向获取方法。3)分析影响偏振定向传感器导航稳定性的外部环境因素,提出基于偏振定向传感器、惯性导航传感器数据融合的组合导航方法,实现偏振定向传感器与惯性导航传感器之间优势互补,从而探索出新型偏振导航应用方法。本文开发的偏振光传感器测量精度为±0.3。,工作频率为10hz。与传统点源式和图像式偏振光传感器相比,具有实时性好、鲁棒性高的优点。在导航实验路径约为2公里长的范围内,对开发的偏振定向传感器以及提出的组合导航方法进行导航实验,并将导航结果与高精度差分GPS导航数据相比。基于组合导航系统的最大航迹误差和平均误差均低于基于单独惯性传感器或偏振定向传感器的航迹误差,验证了开发的偏振定向传感器实用性和提出的组合导航定位方法有效性,进一步推动仿生偏振光导航技术应用研究。