偏振正交误差是影响四通道时分复用大气偏振检测系统精度的主要因素。通过建立检偏器阵列偏振正交误差对偏振光导航系统定位精度的影响模型，分析了该误差对大气偏振测量精度与导航定位精度的影响，并进行了实验验证。理论与实验结果表明，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。

大气散射光偏振特性的研究对于降低自然扰动对偏振光导航系统的误差影响，优化系统具有重要意义。实验采用矢量偏振分析装置测量了不同天气情况下大气散射光偏振度和太阳光单次散射角，研究了两者之间的关系。结果表明，在不同天气条件下，大气散射光偏振度和太阳光单次散射角之间皆为抛物线型关系，散射光偏振度变化主要由大气散射粒子大小变化引起。当散射粒子半径增大时，散射光偏振度减小，并且偏振度最大值所对应的散射角值发生偏移。基于米氏散射理论建立了单次光散射偏振模型对该实验进行了理论分析，数值仿真结果与实验结果一致。

大气偏振图景检测精度直接决定了系统载体的导航定位精度。基于视觉仿生原理,提出了一种四通道时分复用(TDM)大气偏振图景检测技术。该技术采用2组4个探测通道和时分复用技术实现大气偏振信号分时检测,获得大气偏振图景信息。与已有技术相比,该技术既简化了测量系统,又有效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。实验表明,基于视觉仿生原理的大气偏振检测技术能够明显降低大气偏振测量误差,提高大气偏振测量精度。基于该技术的仿生偏振检测系统能够获得定位级的星体位置信息,实现载体的自主导航定位。

The relations between scattering angle (SA) and the degree of polarization (DOP) of skylights are studied. Measurements under different sky conditions demonstrate that all relation curves between SA and DOP can be described as parabolas. DOP reaches its peak when SA is 90° and the sizes of scattering particles are much smaller than the wavelengths of skylight. The peak value of DOP moves by a small drift when the size of the particle increases. We propose and analyze a polarization dependence model for SA and DOP. Results from simulation are in good agreement with experimental results.