基于自然属性的偏振光导航方法，因在较大范围内难以受到人为因素的干扰和破坏，特别适合弱/无卫星信号的陌生环境下导航，具有重要的研究价值和军事应用前景。本文针对已有的仿生偏振光导航信号处理与获取装置存在的局限性，提出一种仿沙蚁偏振感知机制的大气偏振模式到航向信息(TheAtmospheric Polarization Pattern to Orientation,简称APPO)的导航方法，实现了大气偏振模式与载体航向信息之间的映射，为仿沙蚁偏振光导航信号处理与获取装置的设计提供指导。本文的主要研究内容如下：(1)介绍了生物偏振光导航行为与沙蚁偏振光导航机理方面的研究成果，总结现有的沙蚁偏振光导航信号处理模型，并对现有模型存在的不足进行了分析与总结。(2)设计了仿沙蚁POL-神经元的航向译码模型，实现了三类POL-神经元响应与表征航向的罗盘神经元之间的对应关系，并通过仿真实验对所述模型进行了验证，最大误差不超过0.08°，该模型对生物偏振光导航的信号处理方面的研究提供了借鉴。(3)针对仿沙蚁POL-神经元航向译码模型的局限性，通过模仿沙蚁感知偏振光并解析航向信息的三个层次，设计了一种仿沙蚁神经处理机制的APPO导航信号处理模型，实现了大气偏振模式的E-矢量分布与航向信息之间的映射，并设计了模仿沙蚁导航行为的验证实验对所述模型的正确性和有效性进行了验证分析。