地磁场的分布会受磁性目标产生的磁场的影响发生变化,其中磁性目标产生的磁场被称为磁异常场。当前的目标定位技术就是测量目标的磁异常场,通过算法推演计算出目标的磁矩信息和位置信息。近些年来,利用地磁场对目标进行定位的技术迅速发展,在众多领域得到广泛的应用,比如考古研究中的考古勘查,沉船探寻,未爆炸物的探测等。地磁场中利用磁异常场定位技术主要包括地磁总场测量及地磁梯度张量测量等。其中地磁梯度张量测量属于矢量测量,主要使用磁通门等矢量磁力仪进行测量,相比于总场光泵磁力仪,磁通门矢量磁力仪的灵敏度较低,姿态摆放要求严格,受环境温度等因素影响大,测量准确度较低。因此,本课题基于地磁总场测量方法,提出一种利用磁梯度对磁目标定位的矩阵变换算法,计算过程简单,求解精度高,计算速度快,可对磁性目标的高精度远距离快速定位提供参考。测量地磁总场需要使用标量磁力仪,常用的标量磁力仪有质子磁力仪和光泵磁力仪。质子磁力仪采样率较低,一般不进行动态测量,灵敏度也稍低,功耗大,目前质子磁力仪主要应用在地震台网,空间磁场等磁测领域。光泵磁力仪的采样率高,灵敏度较高,适合进行动态测量,适宜对航空航海等运动物体的测量。本课题选择高精度铯光泵磁力仪也正源于此。由于目标磁矩和位置所涉及的未知数较多,在测量磁场时需要利用多台总场磁力仪建立磁力仪阵列。利用磁偶极子原理,构建测量阵列方程组。地磁场是随着时间和空间变化的物理量,为了消除这种变化因素对目标定位的影响,利用磁梯度构建求解阵列方程组的适应度函数,该函数属于高阶多参函数,无法求得解析解,且一般数值求解过程比较复杂,用时长,伪值多,易发散,因此降低求解的未知参数个数,可以有效提高计算收敛速度和定位精度。可采用优化算法对适应度函数求解,优化算法主要包含粒子群算法,遗传算法,模拟退火算法等。其中粒子群算法的计算速度快,计算精度高,可调参数少,操作方便。选择粒子群优化算法对目标进行定位。利用矩阵变换,将对目标定位所需求解的六个未知参数缩减至三个,用位置信息参数表示磁矩信息参数,构建了目标定位的适应度函数,采用粒子群优化算法进行求解,在MATLAB仿真平台上进行仿真。在松花江沿岸开展目标定位的实验,构建了标量磁传感器阵列,通过二重梯度算法消除地磁场中变化部分的影响,实验结果与仿真数据对比分析表明,用这种矩阵变换算法对磁性目标定位具有可行性。