为了提高激光多普勒测量固体运动参数的精度,提出了一种新型的非平稳信号分析方法,在算法中应用梯度下降方法推导出算法的系统方程,并且通过庞加莱映射给出系统稳定的存在条件。将该方法应用到激光多普勒测量50 m处固体面内位移的信号检测中,对多普勒信号进行处理,估计多普勒频移。测试结果表明,该方法能够准确检测激光多普勒信号,测出数据的相对误差小于0.7%。