本发明涉及一种基于天顶点实时跟踪的水下偏振自主航向计算方法。首先利用相机镜头模型及俯仰角、横滚角计算地理坐标系下天顶点可跟踪性判据；对于符合天顶点可跟踪性判据的场景，由水下偏振光强图像求解水下偏振方位角图像及水下偏振度图像；利用俯仰角和横滚角及镜头模型，动态跟踪天顶点在水下偏振方位角图像映射点像素坐标；进而解算具有歧义性的太阳方位角，并根据水下偏振度图像消除歧义性，结合太阳年历计算的地理坐标系下的太阳方位角，求得载体航向。本发明通过利用了天顶点的偏振信息，减少了折射作用引起的计算误差，降低了计算模型的复杂度，有利用实现水下航向的实时确定。