本文以偏振光传感器在空中的导航测试为背景,在分析无人机导航平台的基本架构和控制理论的基础上,设计并实现一种面向偏振光传感器的无人机导航平台。导航平台硬件部分主要由电源模块、飞控处理器模块、传感器模块、GPS模块、数据链路模块和接口模块构成,其中,传感器模块包括陀螺仪、加速度传感器、气压高度传感器和偏振光传感器。电源模块为系统提供稳定的供电；飞控处理器负责整个系统的控制管理和任务规划,对测量信息进行整合,结合控制指令或预设轨迹生成控制信号；传感器模块实现对飞机飞行状态的检测；GPS模块主要为系统提供位置信息；数据链路模块用于机载平台和地面站间的通信；接口模块实现数据和指令的传输。导航平台软件部分采用模块化的设计思路,将整个软件系统按功能划分成不同模块,在程序运行的过程中,通过对各模块的调用实现相应的功能,采用I2C、SPI、USART等接口协议编程来实现传感器数据的读取和处理、GPS数据的接收和提取、遥控信号的接收和解码、航点参数的存储和提取、数传电台数据的接收和发送等功能,同时利用定时器和中断实现及时准确的系统响应。在导航算法方面,采用方向余弦矩阵法进行姿态解算,建立导航坐标系到机体坐标系的方向余弦矩阵,并推导出方向余弦矩阵的微分方程。通过陀螺仪和加速度传感器分别对方向余弦矩阵进行更新,进而求解出姿态角。利用传感器在测量频率上互补的特性,采用互补滤波算法对姿态信息进行融合处理,有效地降低运动加速度和传感器漂移对测量结果的影响。结合经典的PID控制理论,对导航平台的控制原理进行研究,并设计出姿态保持与控制回路、高度保持与控制回路、航向保持与控制回路的具体实施方法。在完成系统搭建和导航算法研究的基础上,对导航平台和偏振光传感器的导航性能进行测试,实验结果表明：本文设计的导航平台结构简单、性能稳定、响应速度快、容易扩展,能够实现偏振光传感器在空中的导航测试,并为以后偏振光传感器在飞行器上的导航应用奠定基础。