一致性一直是编队协同研究的重要课题。常见的导航方法,如地磁导航、惯性导航等,存在误差积累、稳定性差等缺点,使其在编队导航中的应用还有待研究。我们提出使用天空偏振模式为多智能体编队协作提供航向角参考基准。实验结果表明,偏振光导航具有良好的稳定性和无误差积累的优点。本研究的主要项目目标如下:一是,根据天空偏振分布模型,对不同观测者观测的偏振方位角的差值进行仿真,从理论上分析了利用天空偏振模式为编队实验提供航向参考的可行性。二是,根据仿生偏振光传感器的测角原理搭建实验装置并进行室外实验,测量不同观测者在黄昏时观测的天空偏振方位角的一致性,从实验上验证利用天空偏振模式为编队实验提供航向参考的可行性。在此基础上,利用仿生偏振光传感器提供的航向角,搭建三个移动机器人平台,并在黄昏时进行室外编队导航实验。根据单散射瑞利模型以及Jean Meeus的天文算法,研究了天空偏振方位角的分布特征,并对不同观测者观测的偏振方位角的差值进行仿真。结果显示,当两名观测者相距约1200m范围内时,观测到天空天顶点的偏振方位角差为±2.053×10^-2°。基于两个偏振光传感器在黄昏时进行室外实验,测量其输出偏振方位角的一致性。首先为室外实验搭建了一套实验装置,该装置由一个精密转台,一个转台扩充板,两个偏振光传感器,一个用于采集数据的上位机系统组成。其中,数据采集系统是基于LABVIEW开发的,主要的功能是同时采集两个传感器的偏振方位角数据并进行数据拟合,计算其差值等。利用该装置在黄昏时进行了测量实验,比较了两个偏振光传感器测量的偏振方位角的差值。实验结果显示,黄昏时,在旋转一周的过程中,两个偏振光传感器输出的偏振方位角的差值范围为±0.6°。基于偏振光传感器设计搭建了三个移动机器人平台并进行室外编队导航实验。为了减少系统性误差带来的影响,文章中设计了两种不同的运行轨迹,并选择在不同的实验时间,实验地点,进行室外编队导航实验。实验结果表明,基于偏振光传感器搭建的移动机器人在不同轨迹的编队实验中相互之间的航向角差值在2°以内,并且在实验过程中没有误差积累。