基于人类对大自然不断的探索、发现以及实际应用的需要，地球磁场以及地磁导航的研究正逐渐成为导航领域的研究热点。通过近几十年的快速发展，已经证明地磁导航具有无源、无辐射、全天时、全天候、全地域、能耗低等优良特征，并且地磁场为矢量场，在地球近地空间内任意一点的地磁矢量都不同于其它地点的矢量，且与该点的地理经纬度存在一一对应的关系。因此，地磁场为航空、航天、航海以及潜航提供了天然的坐标系。本文以国际科技合作项目为背景，研究了地磁导航中的一些关键技术，包括铯光泵磁力仪机理、地磁导航中载体自身消磁技术、磁补偿方法以及载体与磁力仪匹配技术。研究工作主要是下面3个方面：1、为了获得磁力仪与水下载体的最佳匹配点，本文在局部区域进行了地磁测量，并通过克里金插值法重构地磁图。在地磁图中的平缓区域进行水下载体对周围磁场影响实验。结果表明，在所选择的空间中，在未放置和放置水下载体时，磁场变化极为明显，同一位置的测量点相差可达2700nT以上。可见在水下地磁测量时必须考虑水下载体自身磁场的影响，为此我们在载体空间的8个平面进行了8方位载体磁测实验，并通过相关系数法进行了数据分析，得到了2个铯磁力仪与水下载体的最佳匹配点，使铯磁力仪间的差值受载体磁场影响较小。2、常用的消磁方法是以消磁线圈进行消磁，属于“硬补偿”，该方法工序繁琐，设备复杂，受限制较多。本文则主要研究“软补偿”，即在相关匹配的基础上，将水下载体进行水下360°旋转磁测实验，分析了在不同航向上水下载体对铯磁力仪的影响，从而得到水下载体自身磁场的消磁方法，给出不同航向上每个磁力仪测量值的补偿方法，更加真实的还原水下地磁场值，为高精度水下地磁导航及建立水下地磁图打下基础。3、分析了铯原子在磁场中发生塞曼效应而形成塞曼子能级的过程，给出了铯光泵磁力仪的理论分析和系统设计，通过光学布洛赫方程详细解释了在激光抽运时，铯原子各塞曼子能级粒子数随时间演化的过程。可以发现原子在磁场中作拉莫尔进动，而其态矢量在各个塞曼子能级上的分布也同时作一定的周期性变化，当态矢量偏离初始时刻时，由于布居数的改变将对光抽运造成影响，并对入射光的吸收发生显著变化。分析计算了铯原子中各塞曼子能级粒子数变化的速率方程，由此获得了基态和激发态各能级粒子数随时间演化的函数，从而在理论上解释了铯光泵磁力仪的工作机理。