高速运动目标微多普勒测量的激光雷达系统及测量方法，属于激光雷达探测技术领域。为了解决在探测高速运动目标的微多普勒效应时，目标平动产生的多普勒频移太高，超出了光电探测器响应带宽，无法对高速运动目标进行有效的探测的问题。本发明利用激光光源模块单元产生本振光和信号光，并利用频率调制模块单元将本振光进行频移，使其在与信号光做外差探测，其频移量抵消信号光回波中目标平动所产生的多普勒频移，使两者的差频分量被光电探测器响应；最后利用平衡探测模块单元将信号光的回波与移频后的本振光进行合束，对合束后的光进行探测，采集中频信号并进行处理，获取含有高速运动目标微动信息的信号频谱分布。主要用于运动目标微多普勒测量。