磁异常探测技术通过采集磁性目标周围的磁异常场信息,实现对磁性目标的检测与定位。磁异常探测技术被广泛应用于地球资源勘探、水下磁目标探测等领域,对国民经济发展与国防建设有着重要的作用。本论文以磁性目标检测与定位为背景,对磁性目标检测算法、磁异常定位算法、多磁偶极子反演方法开展相关研究,并构建了磁异常探测实验装置进行有关验证研究。本文主要工作如下:针对磁性目标的检测,介绍了基于能量函数的正交基函数法、基于误差函数的正交基函数法、自适应滤波法与最小熵滤波器法,并对这几种方法的检测效果进行了仿真分析,验证了算法的可行性。分析了使用磁张量信息进行定位的优势,构建了磁传感器立方体构型的张量磁探仪方案,随后研究了欧拉反演法、总场梯度法、张量模量梯度法以及TFG-TMG联合方法,仿真分析了各种方法的优缺点,并基于最小定位误差分析了测量阵列的最佳尺寸,采用联合方法进行了磁目标跟踪方法仿真。分析了多磁偶极子空间磁场分布特性,初步进行了多磁偶极子反演定位效果的仿真研究,对多种类型的目标模型通过不同尺度的仿真说明了在大尺度条件下磁目标可以视为单磁偶极子,小尺度下体现更多的多磁偶极子特性。设计了实验装置和试验方案,在实际环境下进行了磁性目标检测与定位实验,对本文相关算法研究进行了初步的验证。