近年来我国铁路尤其是高速铁路运输业增速加快，铁道部门对轨道交通运行进行了多次提速，明显提高了列车速度。在此背景下，高速列车的实时精确测速对于以往传统测速技术提出了更高要求，基于多普勒原理的雷达测速系统对于测量高铁运行过程中的速度、里程、方向等各项关键参数有着较高的精确度和实时性。对于各种地形、气候环境下的抗干扰能力也更强。测速过程中系统采集到的多普勒速度信号主要依靠数字信号处理器对其进行功率频域分析解算，以最终得到精确的高铁车速。本文一开始通过对基于多普勒效应的列车雷达测速技术进行阐述，着重展开对列车测速传感器多普勒信号处理算法的研究。然后以当前铁路部门对轨道交通测速的要求为依据，对该系统的可行性进行分析并提出相应的DSP解算方案。本文研究和比较了AR参数模型的Burg算法和FFT算法两类不同的频域分析算法，确定选用FFT快速傅里叶变换频域分析算法作为多普勒频移信号处理的算法。用MATLAB对FFT算法进行信号抗噪仿真，并进一步分析其变换过程中参数的采用对频域分析结果的影响，最终确定了傅里叶变换参数的采用标准。同时，提出实数列FFT虚部运算算法的改进方法，有效简化了FFT算法过程，并通过matlab软件仿真进一步验证了改进后的FFT算法频谱分析效果。继而展开对机车运行速度测量系统性能的基本试验，并对试验结果进行分析。系统试验结果表明，本文选用的多普勒信号处理算法能够基本达到设计要求。本系统的研究对于FFT算法在列车测速信号处理中的应用起到了推进作用，对目前我国在轨道交通测速信号处理方面的研究有一定参考价值。