航磁勘探是地球物理探测的一种重要方法,被广泛应用到地质研究、矿产开发、潜艇探测和未爆炸检测等领域。但在航磁勘探过程中,飞行平台产生的磁干扰将影响磁力仪的测量值,所以必须利用航磁补偿技术进行去除。传统的航磁补偿方法主要以Tolles-Lawson（T-L）模型为基础。T-L模型将飞机平台的磁干扰分为恒定场、感应场和涡流场,通过从光泵磁力仪和三分量磁力仪等设备采集到的数据建立超定线性方程组,计算磁干扰系数,再利用求解的系数估计出磁干扰值,从而完成对航磁探测数据的补偿。在对T-L模型求解过程中,模型存在病态性、地磁场非均匀性以及模型的时变特性等问题,从而导致求解精度降低。针对以上问题,本文的主要研究工作如下:首先,针对模型的病态性问题,提出了Tikhonov正则化的航磁补偿方法,并通过L曲线准则获得最佳正则化参数。对T-L模型病态性的深入分析表明,采用Tikhonov正则化能够确保解的稳定性。实验结果表明,基于Tikhonov正则化的补偿算法能够有效地降低病态性的影响,从而获得稳定高精度的补偿系数。其次,针对T-L模型中地磁场均匀分布与实际地磁场的非均匀性不符。分析了滤波后的磁干扰中存在于与飞机机动耦合的地磁场分量,降低了求解系数精度。本文采用二维泰勒模型对地磁场进行建模。最终将建立地磁场模型与T-L模型进行结合,提出了一种扩展T-L模型的航磁补偿方法。最后,在T-L模型基础上推导了小信号方法,小信号将T-L模型中的16个方程解耦成两组8个方程组,降低了T-L模型病态性的影响。考虑实际飞机的磁场模型系数会随时间变化以及环境噪声影响,本文提出了变遗忘因子递归最小二乘和小信号模型相结合的航磁补偿方法,为飞机姿态在小角度变化时提供了一种新的补偿思路。