随着科技的进步,与人类生存和生产息息相关的导航技术得到了不断的发展,各种导航定位技术被广泛应用到交通、测绘、航天、航空等领域。然而从某一种导航定位技术来看,都存在着一定的缺陷,如惯性导航系统的误差积累,卫星导航系统对卫星的过度依赖,无线电导航系统易受干扰等,因此新型偏振光导航传感器的研制对改善现代导航技术尤为重要。针对现有的偏振光传感器存在滤光效果不理想、线偏振光获取不纯净、偏振光光强较弱等缺点,本文从天空散射光偏振特性基理入手,结合沙蚁复眼的偏振光感光机理,在对硬件加工及系统软件设计的基础上,实现了一种改进的双通道偏振光导航传感器。具体的研究内容如下:1、分析和归纳常用导航技术的优势和不足,对偏振光导航的研究成果进行概述,分析沙蚁利用大气偏振光进行导航定位的工作原理,研究天空中主要的散射现象、不同天气条件对天空偏振光的影响等理论。2、提出传感器整机的设计方案,从偏振光检测模块、信息采集及控制处理模块、通信模块等模块入手,实现传感器的功能设计。偏振光检测模块选用侧向位移偏振分光棱镜,一路光路通道中可产生两束平行的偏振光,减少了光学器件的使用,实现了传感器的微型化和低成本;根据光学器件的中心波长、有效焦距、后焦距等指标,选择合适的滤光片、双凸透镜、光阑,优化光路中的器件位置,保证光电二极管接收到足够光强的偏振光,提高采集数据的精度;优化电路板布局,实现信号放大、A/D转换以及控制器等电子器件集成的目的,减少信号传输受到干扰。3、本传感器的软件设计主要包括单片机初始化、信号采集处理、通信三部分,应用C语言对软件程序进行编写,采用Keil MDK集成开发环境进行设计。4、对各模块进行试验调试后,完成偏振光传感器的整体装配;搭建性能测试平台,对传感器整机进行实地测试,验证偏振光传感器的性能,分析测试数据,并对误差进行分析与补偿。经过室外测试验证,本文设计的双通道偏振光传感器结构设计合理,性能稳定,精度较高,能满足进一步的研究需要,对仿生偏振光导航技术应用具有一定的推动作用。