近年来,随着各种高速、超高速飞行器的问世,传统的雷达探测技术面临着严峻挑战,因而对高速目标的检测方法展开研究具有十分重要的意义。脉冲多普勒雷达通常采用长时间积累方法来改善对高速目标的探测性能,本文将针对此处理过程中出现的距离走动以及多普勒扩散问题进行研究,主要工作如下：首先,建立了高速运动目标的回波信号模型,从理论角度对回波信号的距离走动和多普勒扩散现象进行了分析,讨论了高速目标回波的信号处理流程,并说明了用传统相参积累算法进行检测时存在的问题。其次,就目标是否具有高机动性,分别讨论了相应的距离走动校正算法。针对加速度为零的高速目标,研究了多子带划分算法,一阶Keystone变换算法和频域补偿算法,给出了具体的算法实现步骤,结合仿真验证了上述算法在单目标和多目标情况下的有效性,同时对各算法复杂度作了分析与比较；针对带有恒定加速度的高速目标,分析了常规包络补偿算法的局限性,研究了一种Keystone变换-频域补偿联合算法,又从减少运算量角度,对该算法提出了改进,并通过仿真结果进行了验证。最后,针对高速机动目标的多普勒扩散问题,引入了分数阶傅里叶变换,运用参数估计方法来实现对目标的检测,分别在单目标和多目标场景下进行了仿真,并通过理论分析说明了该算法得到的参数估计结果是渐进无偏和有效的。