仿生偏振导航是仿照大自然一些生物利用天空偏振光导航的一种新型导航方式,是导航领域研究的前沿和热点之一。为了验证偏振导航定向机理和进一步建立高精度偏振导航模型的需要,设计了偏振导航光电测试系统,并用偏振导航并发式模型对实验数据进行了处理,实验结果表明了系统设计的有效性。本论文的主要研究成果包含以下几个部分：1.以沙蚁的偏振视觉系统和路径整合系统为例阐述了昆虫利用偏振光导航的机理。2.以大气瑞利一次散射模型为基础,分析了某一时刻在某一特定的观测方向上天空有相对稳定的天空偏振模式图；以Stokes矢量描述偏振光的数学方法为基础,建立了计算偏振四个参量的公式,并对天空拍照的结果进行了初步的分析。3.依据昆虫的偏振视觉系统设计了偏振导航光电测试系统的各个模块,包括光电转换模块、信号处理模块、数据采集模块。4.推导了偏振光传感器的响应模型,分析了两种偏振导航模型：扫描式模型和并发式模型。并对各个误差源进行了建模和仿真。最后对并发式模型的输出进行了理论仿真。5.对偏振导航测试系统进行了实验,用并发式模型对获取的数据进行了处理,得到了在实验过程中偏振方向角的变化趋势图。