以磁、光、重力为代表的非声学探测技术领域中,磁异常探测技术越来越受到关注,世界各强国投入大量资源研究,并取得了一定的成就。磁异常探测具有可连续侦测、搜索范围广、效率高、使用简单可靠、反应迅速、定位精度高、隐蔽性好等特点,且不受天文、气象和水纹等环境因素的影响。在磁异常探测的研究中存在如何获取高精度磁异常数据和如何处理磁异常数据的问题,这两个问题在一定程度上阻碍了磁异常探测技术尤其是磁异常定位研究的发展。探究卡尔曼滤波在磁异常探测上的应用,目的是通过卡尔曼滤波实时估计的优势得到比传统数值滤波方法更理想的数据,对后续的研究工作比如磁异常定位等提供优异的数据保障。论文首先介绍磁异常探测技术的相关理论,解释磁异常现象出现的原因和磁异常探测的原理,之后介绍在磁研究方面上有重要地位的磁偶极子理论,结合磁偶极子理论推导磁异常梯度定位算法公式。随后阐述几种磁异常探测数据处理算法,其中重点论述的是卡尔曼滤波算法的原理,对常见的磁异常信号数据做卡尔曼滤波处理的建模仿真。简要介绍小波变换和经验模态分解方法。由于磁异常现象的出现依赖磁源的存在,在理论基础上,为了得到目标物磁场强度分布情况,对实验室环境下磁源目标(线圈)进行建模分析。论文设计了一套较为完整的磁异常数据采集系统。通过比较各种磁传感器性能及其工作特点之后,选择隧道磁电阻传感器(Tunnel Magneto Resistance)作为磁异常探测系统的核心传感器,设计数据采集电路,之后本课题编写了配合采集电路使用的Lab VIEW上位机程序,卡尔曼滤波算法程序和磁异常定位算法程序。为了验证论文所设计的探测系统工作性能,设计相关实验验证系统是否能够满足使用要求;最后设计磁传感器阵列式分布的磁异常探测定位实验,结合论文中介绍的磁异常数据处理方法和磁异常梯度定位算法解算目标物的位置信息。