雷达具备测量目标与雷达之间相对速度的能力，这实际上反映了距离随时间的变化速率。在某些应用场景中，可以使用相对速度来表示这一变化率，此时的速度指的是速度矢量的模，也就是常说的径向速度。

如图所示，当雷达系统自身也在移动时，目标与雷达间距离矢量上的速度，实际上是目标速度矢量和雷达速度矢量在这段距离矢量方向上的投影值。这意味着，最终测得的速度综合反映了目标和雷达两者运动状态的影响，即它们相对运动的径向分量。

1、脉冲多普勒频移测速法

雷达系统采用多种方法来测定目标的速度，其中脉冲多普勒频移测速法是一种常用的技术。该方法通过分析接收到的目标反射信号中的脉冲多普勒频移，来计算目标相对于雷达的速度。具体来说，当目标向雷达移动或远离雷达时，反射回雷达的电磁波频率会发生变化，这种变化与目标的速度成正比。通过精确测量这一频移，雷达系统能够确定目标的速度，进而评估目标与雷达发射的电磁波之间的相对运动关系。

为了准确测量多普勒频移，雷达系统采用相干的脉冲串信号。这种方法要求在信号的生成、发射以及接收过程中，对接收的波形进行精确的载波和调制处理，以确保相位的一致性和准确性。通过这种方式，雷达能够有效地检测到由于目标运动引起的微小频率变化，从而实现对目标速度的精确测量。这种方法的关键在于保持信号的相干性，即在整个处理过程中维持信号相位的连续性和稳定性。

如上图所示，当目标处于运动状态时，其回波信号的频谱会经历多普勒移动。通过测量这一频移量，可以计算出目标相对于雷达的速度。根据多普勒效应的原理，当目标向雷达接近时，雷达波被压缩，导致回波的频率升高；相反，当目标远离雷达时，雷达波被拉伸，使得回波的频率降低。因此，在多普勒频移的符号表示上，负速度（即目标朝向雷达移动）会导致正的多普勒频移，而正速度（即目标远离雷达移动）则会产生负的多普勒频移。

例如，如果目标的速度为150米/秒，雷达波长为0.03米，产生的多普勒频移为10千赫兹。这里速度取负值，是因为目标正在朝雷达运动，导致两者间的距离在缩短。下图展示了雷达载波频率在单位速度下的多普勒频移情况。

从图中可以看出，雷达波的频率越高，所产生的多普勒频移值也越大。虽然雷达设计者无法控制目标的速度，但他们可以通过选择更高的雷达频率来增大频移，从而提高测量精度。这也是为何大多数多普勒雷达都采用高频率的原因之一。此外，目标与雷达之间的相对几何位置及运动方向也会显著影响多普勒频移的大小，如图所示。

2、多普勒滤波器组

多普勒频移的计算可以通过一系列连接的窄带匹配滤波器来实现。这些滤波器中，只有包含目标多普勒频移的那个滤波器输出的信号会有较高的信噪比，而其他滤波器主要包含的是接收机的噪声。在阈值检测阶段，系统会逐一检查每个多普勒滤波器的输出，以此来确定目标的速度。

通常，多普勒滤波器的设计会使得相邻滤波器的带宽大约重叠一半的功率带宽，这样一组连续的多普勒滤波器就构成了多普勒滤波器组，能够全面覆盖目标可能产生的所有多普勒频移范围。对于需要监控大范围速度变化的目标监视雷达而言，所需的多普勒滤波器数量可能会非常大。

3、速度分辨率

窄带滤波器通过在一定时间内对信号进行积分来选择特定的多普勒频移。积分时间越长，滤波器的带宽越窄，速度分辨率越高。这个积分时间称为脉冲串周期或相干处理间隔（CPI）。

速度分辨率与多普勒滤波器的带宽有关。例如，如果多普勒滤波器的带宽为200Hz，雷达发射信号的波长为0.03米，那么雷达的速度分辨率是3米/秒。这意味着雷达可以区分最小3米/秒的速度差异。

如图所示，每单位多普勒滤波器带宽的速度分辨率与雷达载波频率相关。雷达载波频率越高，对于相同的多普勒滤波器带宽，速度分辨率越好。这正是大多数多普勒雷达采用高频的原因。脉冲串波形可以支持优良的多普勒分辨率，并且其周期可以根据具体需求进行调整。因此，雷达设计是一个复杂的系统工程问题，需要综合考虑多个因素。

4、速度模糊

脉冲串波形在频域中可能存在模糊现象，即多普勒频移超出了一定范围后，难以直接准确地测量目标的真实速度。雷达系统通过使用多普勒滤波器组来测量多普勒频移，这些滤波器组的频率范围通常与脉冲重复频率（PRF）相匹配。因此，当多普勒频移位于±PRF/2的范围内时，不会出现速度模糊。

然而，当多普勒频移超出±PRF/2的范围时，可以通过从测得的频移中减去一个整数倍的PRF，将其重新映射回-PRF/2至+PRF/2的范围内，从而消除速度模糊。这种从频域转换到速度域的过程，确保了即使在多普勒频移较大时，也能获得准确的速度测量值。

为了进一步解决距离或速度的模糊问题，雷达系统可以采取多种策略。一种常见方法是使用多PRF技术，即在同一系统中交替使用不同的脉冲重复频率。这样可以在一个测量区间内引入模糊，而在另一个区间内避免模糊。另一种方法是连续PRF技术，即先使用一个PRF进行距离测量，紧接着使用另一个PRF进行速度测量，或者反过来操作，以此来克服距离或速度的模糊性。

5、速度跟踪

速度跟踪作为时间的函数表示对目标的速度进行跟随，即测算连续的速度变化量。“跟踪门”可以对周围指定速度的目标进行跟踪。雷达系统可以通过闭环控制系统自动跟踪目标，也可以通过操作者进行手动跟踪，或者两者结合起来使用。另外，可以选择性地对雷达系统多普勒滤波器组的输出进行监视查看。

速度测量跟踪是通过在时域上跟随目标的多普勒移动来实现的。当单个目标被跟踪时，这个常用的速度跟踪技术就是“速度门”。这个技术可以在两个窄带多普勒滤波器之间区分接收目标。