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本章重点开展了基于大气偏振模式的定向方法与系统的设计、集成、测试研究，并对自制的仿生偏振光罗盘分别进行了静态、转台动态和无人机机载动态定向试验验证。
首先，对大气偏振模式的中性点特性及自动识别、大气偏振模式形态表征进行了分析，为后续研究基于太阳子午线的航向角解算方法提供理论支撑。
其次，根据基于大气偏振模式Stokes矢量航向角解算原理，提出了基于FPGA的仿生偏振光罗盘总体设计方案，并进行了集成。
最后，对自制仿生偏振光罗盘定向精度分别进行了静态、转台动态和无人机机载动态定向试验。试验结果表明，自制仿生偏振光罗盘静态定向精度为0.1118°（RMSE），转台动态测试定向精度为0.2081°（RMSE），无人机机载动态定向精度为1.0900°（RMSE）。
在仿生偏振光罗盘定向过程中，通过对微惯导系统辅助，可对其定向累积误差进行校正，微小型无人机常用的微惯导系统如STIM300、KY-IMU112等，其最优定向精度约0.5°。现有仿生偏振光罗盘在晴天理想工作条件下的定向精度可优于0.5°，可与微惯导系统组合应用。但当载体倾斜或受雾霾、沙尘及遮挡等恶劣环境干扰时，其定向误差会迅速增加，达到几度甚至几十度，以至于无法对微惯导系统定向误差予以校正。因此，开展面向上述复杂环境条件下的仿生偏振光罗盘/惯导组合定向误差处理方法研究工作十分必要。