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调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达以其带宽高、波束窄、方向性好等优点,在工业物位测量、交通检测等领域得到了广泛的应用。在FMCW雷达的信号处理中,传统的基于傅里叶变换的高分辨率频率测量方法对信号处理系统的性能有较大的要求,增加了雷达系统的硬件成本。因此,研究适用于低成本微控制器的高分辨率、快速的信号处理算法和实现方法,不仅对频率分析技术具有理论意义,而且可显著地降低FMCW雷达系统成本。论文首先分析了FMCW雷达测量原理和影响FMCW雷达目标测量精度的关键因素,然后采用了120GHz雷达收发前端芯片,并针对雷达前端压控震荡器存在的寄生调幅及FMCW雷达差频信号的特征,设计出调制信号频率源和滤波放大电路,最终实现了基于STM32F303的实时信号处理单元。其次针对利用快速傅里叶(Fast Fourier Transform,FFT)方法对雷达差频信号进行分析时测距精度不高的问题,采用了基于傅里叶变换的局部细化高分辨率频率估计算法减小测距误差,并在原有算法的基础上,针对原算法计算量大及真实频率位于频率谱线附近时误差增大的问题做了改进。仿真结果表明,改进的算法实现了高分辨率的差频信号频率估计,解决了原算法在频偏较小时误差增大的问题,在减小计算量的基础上拥有良好的抗噪性能,在相对频偏为任意值的情况下,改进算法频率估计均方根误差均接近实正弦信号频率估计的克拉美罗下限(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB),具有较好的一致性,在细化倍数较高时算法性能高于基于频率插值的Quinn算法及Candan算法。在算法实现方面,论文基于低成本的STM32平台设计并实现了一套可行的信号处理方案,在高精度测距的基础上提高了实时性。按照论文提出的方案基于FMCW雷达实验样机在实验室环境下进行了测距实验,并对改进算法进行了验证,本文最后给出了部分实验测量结果。实验数据表明在1-10m的测距范围内,测距误差平均小于5mm,达到预期要求。