无论在民用方面还是在军用方面,船舶在海上航行最重要的是掌握自身所处的实时地理位置。相控多普勒测速声纳是实现水下精确导航的重要设备,然而,由于载体航姿变换、地形起伏、波束展宽等因素作用,栅瓣波束混杂引发测速偏差,同时也会导致多普勒功率谱的非对称,造成传统测频算法误差。为进一步提升测速性能,本文针对栅瓣波束对测速偏差的影响和测频算法优化问题展开研究。首先考虑相控阵栅瓣波束引起的测速偏差,从回波信号的产生机理出发,比较了不同环境条件如船舶航速、基阵平台的航行姿态、信号脉宽、能量抑制比、地形起伏和海底深度下的测速偏差,分析这些因素限制下测速偏差大小;其次构建底回波和流回波信号模型,对其进行了频谱分析并利用脉冲对算法对所建回波信号模型进行频率估计,通过分析不同情况下的测速偏差,验证栅瓣波束对测速性能造成的影响;最后基于自相关函数的渐进展开得到对非对称谱有明显优化效果的改进封闭算法和超定算法,为其进一步在相控阵栅瓣对测速偏差影响的补偿实验中应用,奠定理论基础。