磁异常探测技术具有广阔的应用前景,伴随着磁传感器技术和磁测量水平的不断提高,这项技术取得了突飞猛进的发展。利用磁异常开展目标探测的基本思路为：首先测量获取磁异常场的信息；其次利用一定的数据处理算法进行反演运算；最后求解获得磁异常目标的相关信息,如位置、形状和运动状态等。张量作为一种数学工具,在物理场分析中具有独特的优势。与磁场总量、磁场分量和磁场梯度相比,磁梯度张量包含着更为丰富的磁场信息,因此很适合应用在磁异常探测技术中。本文对基于梯度张量的磁异常目标定位方法进行了研究,其主要内容与创新方面如下：以张量理论作为基础,详细论述了磁梯度张量的基本性质,重点阐述了磁梯度张量在磁异常探测中所具有的“克服地磁场的影响,有效获取磁异常场信息”这个优势。结合磁梯度张量的特点,分别介绍了三种采用不同类型磁传感器以及不同结构的磁梯度张量测量阵列,使用四个三轴磁通门传感器实际制作出了一个平面式磁梯度张量测量阵列。为了消除磁梯度张量测量阵列的测量误差、提高测量精度,研究了磁梯度张量测量阵列校准方法。三轴非正交误差、零偏误差和刻度因子误差是影响单个三轴磁通门传感器测量精度的主要误差。针对单个三轴磁通门传感器的情况,建立了误差校准模型,提出了线性化参数模型的校准方法。校准实验结果表明,该校准方法能够将测量误差的标准差降低至3nT左右,显著提高了单个三轴磁通门传感器的测量效果。在完成单个三轴磁通门传感器校准的基础上,磁梯度张量测量阵列的误差主要由磁传感器之间的坐标系非对准误差造成。针对多个磁传感器组成的测量阵列,建立了以欧拉旋转角为参数的校准模型,提出了求解非线性方程组估计得到坐标系之间非对准误差的校准方法。校准实验结果表明,该校准方法能够将三种磁通门传感器之间的分量测量误差降低至15nT左右,大幅提高了磁梯度张量的测量精度。在磁偶极子模型下,针对两种不同的磁异常目标定位算法展开讨论。详细阐述了不同算法的数据处理思想与求解过程,推导出了各自的定位公式,将两种方法的特点进行了对比,选定了适合本课题采用的定位算法。对磁异常目标开展了探索性的定位实验。首先通过软件仿真的手段对定位算法进行验证。软件仿真结果表明,定位算法具有较高的定位精度,定位结果实时性好。在真实的地磁场环境下,利用磁梯度张量测量阵列开展了对磁异常目标的定位实验。实验结果表明,本课题所设计制作的磁梯度张量测量阵列具有良好的测量精度,配合所选用的定位算法,能够实现对磁异常目标的探测,在2m范围内的定位误差小于15%,能够对磁异常目标开展有效的定位；在3m范围内的定位误差不大于50%,能够对磁异常目标进行可靠的探测。最后对本课题所做的工作进行了全面的总结,并对进一步的研究工作进行了展望。