目前,导航定位技术在国防军事建设和社会生产生活中占有举足轻重的地位。随着航天技术和国民经济的迅猛发展,人们对导航定位技术的要求不断提升。研究发现,大自然中许多生物具有完善的导航机制,比如一些鸟类和昆虫具有感知天空偏振光的能力,并且依靠偏振光信息实现导航,进行觅食或迁徙。天空偏振光导航是一种自主导航方式,且有着误差不随时间积累的优点。在此背景下,国内外掀起了偏振光导航技术的研究热潮。现有的偏振光导航方法大多为载体提供航向信息以实现定向,但是提供经纬度信息以实现定位的相关研究报道还较少。本文研究了基于天空偏振光信息的导航定位技术。首先,本文在课题组已提出的偏振光定位方法的研究基础上,为提高该偏振光定位方法的可靠性和鲁棒性,提出了一种基于多方向偏振光的定位方法。该方法基于天空偏振光分布模式的特性,采用偏振光测向传感器测量得到的多个方向的偏振方向矢量来计算太阳方向矢量,获取太阳的空间位置信息。最后结合太阳空间位置、时间和地磁场分布信息,计算载体所在位置的经纬度,实现定位动能。文中对采集的多个方向偏振光的偏振度和偏振方向矢量信息进行冗余处理,使得获取的太阳空间位置更加准确,从而提高最终计算的经纬度信息的可靠性。其次,为验证上述定位方法的可行性,本文基于偏振光定位原理搭建了偏振光定位样机。该定位样机主要包括五个偏振光测向传感器、电子罗盘、多方向阵列结构样机主体和底座四部分。为提高样机的便携性,本文对样机中主要部件—偏振光测向传感器进行设计和制作,使其整体尺寸和重量减小了近一半。由样机定位原理可知提高偏振光测向传感器的测角精度即可以提高样机的定位精度。本文分析了偏振光测向传感器的误差来源,并对其进行标定测试,提高其测角精度。标定后五个偏振光测向传感器的测角精度均在±0.17°以内。为实现定位样机实时通讯和定位计算等功能,本文基于可视化软件Lab VIEW编写样机上位机通讯和控制程序。上位机程序能够实时采集样机中多个传感器数据、实现数据同步、实时解算载体经纬度并显示,数据更新率为10Hz。最后,进行了偏振光定位样机的室外测试,实验结果验证了基于多方向偏振信息冗余处理方法的可行性,在一定程度上提高了定位样机的鲁棒性和精度。测试结果表明,样机的输出数据稳定,最终定位精度为:经度方向上±0.4°,纬度方向上±1.2°。本文研究的偏振光导航定位技术具有自主性强、无累积误差、成本相对较低等优点。搭建的定位样机的测试结果验证了其可行性,同时证明该定位技术稳定可靠,具有一定的定位精度,有很好的应用前景。