随着近年来高速列车的普及,高精度的列车测速装置显得越发重要。传统接触式测速方式直接安装在列车轮对上,由于车轮打滑或空转会造成测速精度低、可靠性差的缺点。针对传统接触式测速方式的不足,非接触式的多普勒测速方式逐渐被重视。多普勒测速装置安装在列车底部,依据多普勒效应通过检测发射波与回波的差频信号来获取车速。这种方式的测速精度高,实时性强、可靠性好。本文主要完成对列车多普勒测速系统关键技术研究以及测速系统的设计实现两部分。主要研究内容包括:首先,对非接触多普勒测速的方法与原理进行研究,分析了以连续波为发射波的多普勒测速信号特点,找到多普勒频率与列车速度之间的对应关系。同时研究了列车车载多普勒测速实现的基本方法。其次,进行多普勒测速信号的处理算法研究。首先研究了经典与现代谱估计中的典型算法,重点研究了多普勒频率提取的算法。研究选用Burg算法作为测速系统的最优处理算法。同时,对多普勒测速信号的异常现象进行分析,研究了基于Burg法的两种改进算法。并且实现了多普勒测速信号的FIR滤波。然后,对高速列车测速误差标准进行分析,研究了应用于多普勒测速信号的参数选择方法。最后,针对列车测速系统的高精度与实时性特点,提出了一种基于模型参数选择的变参数测速方法。仿真结果表明,这种变参数测速方法可以满足列车测速的高精度与实时性需求。然后,对列车测速系统的框架结构进行研究,包括对系统的模块化设计与系统的工作模式研究。选用TI TMS320F28335作为信号处理器,完成测速系统的原理样机搭建。其中对于测速系统的硬件设计,完成对射频模块、DSP信号处理模块以及其中关键硬件电路的设计实现。在CCS开发环境下使用C语言完成测速软件的设计开发。最后,对列车测速系统进行测试与实验。首先通过信号发生器模拟多普勒回波进行测速系统的测试。然后利用室内转动钢轨设备模拟列车的低速运行状态并通过IVS167射频块发射真实连续波信号完成测速系统的室内实验验证。测试结果验证了测速系统在信号处理各阶段的正确性,以及系统在列车整个测速范围内的适用性。本文设计的列车多普勒测速系统达到了高速列车测速所应具有的高精度、实时性与稳定性,这对国内多普勒测速的发展打下了坚实的基础。