为了适应潜艇发展和作战的要求，潜艇导航系统必须能够保证潜艇能够实施长时间的隐蔽航行。潜艇长时间隐蔽航行依赖于自主水下定位手段，因此通常采用惯性导航系统作为水下定位的主要设备，辅助设备有计程仪、罗经、测深仪等。由于惯导的位置误差是随时间积累的，长时间航行时需要结合外部信息才能保证潜艇的定位精度。目前解决这一问题的途径，一是尽可能提高惯性导航系统本身的精度；二是利用其它定位信息与惯导组合，必须充分利用地球上的各种特征信息资源(如重力场、磁场等)，开发新的导航技术，同时还必须充分利用信息技术，走综合化信息化的导航技术发展方向。 无源重磁导航是一种利用重力仪和磁力仪的测量来实现图形跟踪的导航技术。它把事先作好的重磁异常分布图存储在导航系统中，再利用重力仪和磁力仪测定重磁场特性来搜索期望的路线，使运载体确认、跟踪路线，到达目的地。重磁导航具有精度高、不受时间限制、无需伸出水面、无辐射、无干扰，可最终解决潜艇的隐蔽性。 本文首先介绍了无源重磁导航的意义和背景、国内外研究现状。近年来，随着卫星大地测量技术的发展，特别是数字地球概念的提出，占地球表面71％的海洋上的重磁详细情况已经引起各发达国家的重视。20世纪90年代初，美国及前苏联相继研制出了战略潜艇的无源重力辅助导航系统(有无限长的续航力)。这种综合导航系统除了由高精度的惯性导航设备外，还采用了重力辅助导航的相关技术。具有代表性的产品是美国Lockheed Martin公司研制的重力模块(UGM)所组成的重力导航系统(NGS)和贝尔公司研制的重力辅助惯性导航系统(GAINS)。这些辅助导航系统的海上试验结果表明，潜艇在有重力辅助导航修正的情况下可以使经纬度的控制误差低于设备指标的10％。我国水下潜艇导航的主要技术也采用惯性导航系统，但国产惯性导航系统精度比较差(一般在0.1～0.01度/小时)，远不能解决水下潜艇长时间的连续导航能力。 然后通过阐述现代定位导航技术的发展情况以及中国海洋及邻区重磁场特征，进一步明确了利用海洋重磁场信息进行潜艇导航定位的可行性。中国海及邻域2′×2′空间重力异常图，反映了中国海及邻域的大地构造格局。通过分析，可以看出中国海及邻域重力异常幅值变化大、各种尺度的异常齐全。其中异常最大值达378×10<-5>m/s<2>，最小值为-356×10<-5>m/s<2>。其中黄海、渤海及东海海域异常变化平缓，幅值在-30×10<-5>～50×10<-5>m/s<2>之间。南海海域重力异常差异较大，其中浅海及陆架区域异常平缓，海盆异常变化剧烈。总体上，海槽和盆地呈负异常区，岛屿和海山呈正异常区。正均衡异常区内，重力异常在20×10<-5>～50×10<-5>m/s<2>之间，负均衡异常区重力异常值在-50×10～<-5>-20×10<-5>m/s<2>。此外，南海的大部分海区是均衡地区，重力异常值在-20×10<-5>～20×10<-5>m/s<2>之间。 卡尔曼滤波理论广泛地应用于飞机、潜艇、舰船等等的导航过程中，是导航控制理论中的一个十分重要的内容，本文通过介绍卡尔曼滤波理论的起源及其基本理论和性质，对该理论有了更深的了解，有助于重磁场导航算法的实现。卡尔曼滤波从与被提取信号有关的量测量中通过算法估计出所需信号。卡尔曼滤波具有如下特定：(1)、卡尔曼滤波处理的对象是随机信号：(2)、被处理信号无有用和干扰之分，滤波的目的是要估计出所有被处理信号；(3)、系统得白噪声激励和量测噪声并不是需要滤除的对象，它们的统计特性正是估计过程中需要利用的信息。估计过程中利用了如下信息：系统方程、量测方程、白噪声激励的统计特性、量测误差的统计特性。第四章是本文的核心内容，介绍了重磁场导航的一些方法，实现了重磁场导航定位算法，同时在此基础上，结合实际情况，设计了理论模型并对其进行导航仿真试验。当潜艇到达某一位置时，惯导系统会提供一个初始位置信息，我们在重磁异常数据库中可以找到与该初始位置相对应的重力点或磁异常点，读取其异常值，并根据潜艇的下潜深度进行中磁异常归算，将归算结果作为初始值，当得到该点的测量值后，将初始值和测量值一起代入卡尔曼滤波方程进行迭代计算，当迭代均方误差收敛时，我们认为该时刻的估计值就是该点的最优化估计值。我们在给定的初始位置附近，以该初始位置为圆心，置信圆半径为搜索半径，寻找与最优化估计值最接近的点，并将该点的位置认为是潜艇当前所在的真实位置。计算过程稳定、迅速、快捷，达到了利用重磁场辅助导航的目的和效果。最后对仿真试验结果进行了分析和总结，指出了本方法的优缺点。试验结果表明在重磁异常变化幅度较大的地区，重磁异常可以进行潜艇的辅助导航，并获得了很好的效果。