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当多普勒雷达对一运动物体发射信号，由物体反射的信号将会随物体的运动产生频率变化。当物体靠近雷达时，电磁波将被压缩，波长变短，频率增加；反之，若物体原理雷达，则频率减小。这样，雷达接收到的回波信号频率和雷达的发射频率将会产生差别，而这两个频率的差值即为多普勒频移。
通常，雷达要探测的目标周围会存在各种不同的背景，其中也有与目标一样运动的物体，这样就容易产生杂波干扰，从而扰乱目标信号的接收与提取。而区分运动目标和固定杂波的标准便是它们在速度上的差别，由于不同的运动速度产生不一样的多普勒频移，从而区分不同速度目标的回波信号。此外，多普勒频移还可以用来测速，其精准度也非常高