月球引力场是月球的基本物理特征，在月球探测研究活动中起着重要作用。确定高精度月球引力场对于进一步论证月球起源，绕月卫星轨道及登月地点的选择有重要意义。随着SELENE和GRAIL卫星的成功发射，世界开始新一轮月球引力场探测热潮。本文主要是基于月球卫星引力梯度测量技术，研究利用月球卫星引力梯度测量数据恢复月球引力场的理论、方法及解算实例。本文第一部分主要介绍了月球引力场探测的背景与意义。第二部分，研究了利用引力梯度测量数据恢复月球引力场的理论方法，主要包括空域最小二乘法、时域时域法、时域频域法求解月球引力场原理与数学模型。第三部分，依据时域最小二乘误差分析法推导了月球引力场模型误差计算公式，基于时域时域法分析了法方程矩阵的块对角性。基于时域最小二乘误差分析法，分析讨论了星载梯度仪精度、卫星轨道高度、数据采样周期及采样间隔对恢复月球引力场精度的影响。给出梯度测量最优方案：梯度仪测量精度10mE/Hz^1/2,轨道高度50km，数据采样周期28天，采样间隔5s。此方案最终能恢复335阶月球引力场，空间分辨率达到14km，在250阶处引力异常累积误差和月球水准面累积误差分别是1.42mGal和6.77cm。第四部分，以最优方案指标为参考，进行卫星轨道和梯度张量Vzz观测数据的模拟试算，采用预处理共轭梯度法恢复出100阶月球引力场。从而验证了时域时域法恢复月球引力场的可行性。