在潜艇降噪减震技术不断发展的今天,传统的声呐反潜技术受到了挑战。因此,发展非声探测技术成为目前反潜作战面临的紧迫问题。磁异常探测技术作为非声探测技术因其特有的反潜优势,引发全球各大军事强国的持续关注。磁探测技术是指由磁量采集系统测量磁量信息来推算磁目标位置的一门技术,目前被广泛用于石油、矿物勘探与军事领域。本文以磁偶极子为理论基础,研究了磁梯度张量测量阵列与三种基于磁梯度张量的磁目标定位算法,对影响算法定位精度的主要因素进行分析,并进行了实验验证,主要工作如下:以张量理论为基础,由张量的概念引出磁梯度张量。磁梯度张量因不受坐标系影响,直观反映物理现象等优点而被应用于磁探测领域。结合磁梯度张量在磁场的测量优势,依次分析了三种不同结构的测量阵列的优缺点,最终选择了三轴磁传感器平面式测量阵列作为本文的测量阵列。在磁偶极子模型的理论基础下,研究了三种基于磁梯度张量的定位算法。详细阐述了基于磁异常反演定位算法、基于磁梯度张量不变量算法与基于磁矩的定位算法的原理,推导出三种算法的定位公式,并给出基于磁矩的定位算法中多解问题的解决办法。在Matlab环境中,通过建立算法模型验证了三种定位算法的可行性。分析了磁传感器噪声、阵列基线、测量距离与三种算法定位误差的关系,为阵列系统提高测量精度提供了指导方向与理论依据,其中提高阵列系统的有效探测距离应尽可能减小传感器噪声,不同的探测距离需选择合适的阵列基线。在传感器噪声与阵列基线相同的条件下,对比基于磁异常反演算法与基于磁梯度张量不变量算法的定位效果,结果显示基于磁异常反演算法有效探测距离更远,定位误差更小。在户外环境中,利用阵列系统对三种算法开展了验证实验。实验表明,基于磁异常反演的定位算法、基于磁梯度张量不变量算法和基于磁矩的定位算法均可以进行磁目标定位。