航空磁探测技术被广泛应用于军事和民用,磁探技术也有很大的发展空间;地磁场是地球表面最主要的磁场,其数值一般远大于铁磁物质所产生的磁场强度。地磁场也会影响其他铁磁物质的磁场特性,所以一般铁磁物质不仅具有固有磁矩而且还有感应磁矩,两者共同决定铁磁物质产生的磁场。铁磁物质产生的磁场会使总磁场异常,出现磁异常磁场。磁异常场是进行磁探测必要条件。磁异常探测(MAD,Magnetic Anomaly Detection)是一种被动探测技术,不需要主动发射信号,而且磁异常信号穿透性强,连续稳定存在。本文主要研究磁异常梯度信号的探测方法。首先,探测磁异常梯度信号就需要分析梯度信号的特征,建立磁异常梯度信号模型。磁异常梯度信号探测技术由传统的信号探测技术发展而来,将铁磁物质等效为磁偶极子,获取其在空间中磁场模型。再将磁异常梯度信号模型分解出四个独立的正交基函数(OBF),进行相关性检测。由于航磁探测是将磁场测量装置装载在飞机上,当飞机偏离检测轨迹和调整姿态时,对磁异常梯度信号模型进行了新的研究,而且将这些信号变化特性作为检测特征进行识别。其次,航磁检测是在开放的自然环境中,会有很多类型的磁噪声;对环境磁场噪声进行分析很重要。机载探测平台也会引入磁干扰,进行航磁补偿是探测中非常重要的部分。对于地质不均匀所导致的磁噪声,最有效的处理方法是地磁建模。局部区域地磁场建模方便实用,文中通过采集地磁场数据进行三次B样条插值,提高了空间磁场分辨率,提高模型的精度。最后分别对环境磁场进行了静态采集和动态采集,分别进行了频谱分析和时频分析,对后续信号处理有帮助。然后,对只包含高斯噪声的磁异常梯度信号,直接进行了梯度正交基函数检测,信噪比有很大提高。对于包含功率谱密度函数为?201?????f的有色噪声进行了白化滤波处理,对单一?值的噪声,白化滤波后基函数检测效果比传统基函数检测效果有明显提高。对于非平稳地有色噪声,改进了统一白化滤波器,加入可调因子作为重构白化滤波器条件。通过可调白化滤波器的信号检测效果比统一白化滤波器有所提高。最后,对检测后的能量进行目标识别,结合恒虚警(Constant False Alarm Rate)检测,使用了有序可变指数恒虚警(OSVI-CFAR)检测器,并综合雷达恒虚警检测特点和磁异常梯度信号检测特点,加入了固定门限,更加准确地识别出目标信号。我们进行了多次外场实验,采集了大量的地磁数据。对实验数据进行了相关处理,验证了相关信号处理方法。对磁异常梯度信号检测各个模块进行综合,完成MATLAB GUI检测系统的设计。通过多条检测轨迹,实现目标定位。