对自身位置与方向的感知是人类各种活动的基础。由此发展而来的导航定位技术逐渐成为人类生存与进一步发展的基础。随着科学技术与国民经济的不断发展,导航定位技术的重要性越来越突出。它的应用已经渗透到现代社会每一个领域。伴随着导航定位技术的发展,人类活动范围不断扩大,从陆地走向海洋,从地面走向天空,从地球走向遥远的太空。　　 天文导航通过探测天体位置确定测量载体的方位信息,具有隐蔽性好,可靠性高,不受电磁干扰,能自主工作的特点,因此得到了广泛应用。但是传统天文导航定位技术容易受天气影响,在云、雨、雾等天气下不能使用。偏振光导航定位技术在传统天文导航定位技术基础上发展而来。它不测量导航天体的直射光信号,而是测量该天体直射光被大气散射所产生的偏振图景信息,因而可以在云、雨、雾等导航天体被遮住的天气情况下使用。现有偏振光导航定位系统结构复杂,测量速度慢,测量精度低,只能满足载体的方向导航要求,不能满足载体自主定位的功能要求。本论文针对现有偏振光导航定位系统不足,对偏振光导航定位关键技术进行了深入的理论分析与实验研究,研制了基于视觉仿生原理的时分复用偏振光导航定位系统实验样机,实现了载体的自主导航定位。论文主要工作包括:　　 1.提出了一种四通道时分复用大气偏振图景检测技术。与已有技术相比,该技术简化了测量系统,减少了通道信号增益差异与大气光强变化对探测信号的影响,提高了大气偏振图景测量精度。该研究结果为偏振光导航定位系统的研制提供了技术支持。　　 2.研究了不同天气情况下太阳光大气散射的散射角与偏振度之间关系。研究表明:在不同天气情况下散射角与偏振度成抛物线关系。当天空晴朗时,大气散射粒子尺度比太阳光的中心波长要小,散射角为π/2时偏振度达到峰值。当天空为多云、阴天时,随着云层的增加,散射粒子的直径增大,偏振度达到峰值时对应的大气散射角向小于π2的方向漂移。该研究结果为偏振光导航定位系统的设计和优化提供了理论依据。　　 3.建立了偏振光导航定位系统的测量载体位置与太阳位置之间的方位与距离关系模型。设计了导航定位系统的大气偏振图景检测模块、偏振信号采集与处理模块与定位算法模块。研制了偏振光导航定位系统实验样机,并且分析了影响该系统检测精度的主要误差因素。研究表明:检偏器阵列偏振正交误差是影响该系统检测精度的主要因素。降低检偏器阵列偏振正交误差,可以显著提高系统大气偏振测量精度与导航定位精度。当检偏器阵列偏振正交误差无法消除时,调整定位初始角可以明显提高系统测量精度与导航定位精度。