随着水下航行器减振降噪技术的不断发展以及采用新型表面涂层技术,传统的声呐探测手段已难以满足探测需求,非声探测技术应运而生。磁异常探测具有全天时、全天候、全地域、高隐蔽性等特点,已经和声呐探测技术形成重要互补。传统的磁探方法围绕铁磁性目标的磁化磁场开展研究,然而对于一些弱磁性和无磁性的金属,包括经过消磁的舰艇,传统探测方法不再适用。根据电磁感应原理,金属目标在外加交变电磁场的作用下产生二次场,本文主要研究工作是利用人工交变电磁场激发金属目标产生二次场,从而实现包括非磁性金属在内的水下目标探测。本文首先分析了电磁波在海水中的传播特性及二次场产生的机理与特点。在此基础上,为有效地从背景噪声中提取到微弱的磁异常信号,将二次场近似成具有解析解的磁偶极子辐射模型,推导了一组正交基函数,在正交基函数构成的特征空间中将二次场信号进行分解,信噪比得到大幅提升。为了进一步提升正交基分解算法的效果,分析了实测过程中噪声的来源与特点,相应地引入经验模态分解、自适应相关噪声抑制和多项式最小二乘滤波方法,对原始数据进行了有效的预处理。此外,为了能够根据磁异常的大小,自适应地判断水下目标的有无,研究与设计了基于统计检测的恒虚警检测算法。为方便开展试验验证,本文还对二次场的产生机理、不同频率电磁波的传播特性分析,得到了实际目标与缩比目标二次场分布的相似性,建立了跨空气与海水介质传播的缩比模型,为缩比试验提供了理论依据。最后,本文相应地设计和搭建了试验平台,通过仿真实验、室内缩比试验和海上外场试验,验证了本文所提出的缩比模型及探测算法的有效性。