针对短基线三维超声定位系统的超声波飞行时间测量问题,提出了数字增益补偿方法。首先提高时间基准的精度,作为时间基准的红外脉冲信号通过收发两端I/O端口直接相连接以有线的方式从发射端传输到接收端,接收端可以准确获知信号发送的瞬时时刻,同时红外脉冲信号以无线的方式经空气传输至接收端,接收端测量衰减的红外脉冲信号的宽度,通过最小二乘法,建立时间基准误差与红外脉冲宽度的二次曲线方程,计算出时间基准误差。实验表明该方法补偿的时间基准误差约为3～11μs。以高精度时间基准为基础,数字增益补偿方法通过测量与超声波发射传感器距离相等且数字增益置为不同值的两个接收传感器的超声波飞行时间,通过差分思想建立超声波信号延迟时间与数字增益的线性关系,利用最小二乘法确定线性关系的两个系数,通过该线性方程算出数字增益补偿量,该方法同时能消除共模干扰。实验表明该方法补偿的最大数字增益误差约为3μs。