Desarrollamos un algoritmo de procesamiento de señales para determinar tres componentes del vector de velocidad de una aeronave altamente maniobrable. Desarrollamos una ecuación de la distancia desde una aeronave hasta una superficie subyacente. Esta ecuación describe un caso general de posiciones espaciales aleatorias de aeronaves. En particular, esta ecuación considera cambios de distancia de acuerdo con una variación de la velocidad de vuelo de la aeronave. También determinamos la relación entre la velocidad radial medida dentro del haz del patrón de radiación, el corrimiento Doppler de la frecuencia de la señal y la ley del cambio de rango dentro del área de superficie irradiada. Los modelos de las señales emitidas y recibidas fueron fundamentados. La ecuación propuesta de la señal recibida asume que la reflexión no ocurre desde un objeto puntual, sino desde un área espacial de una superficie subyacente. Corresponde plenamente al proceso real de interacción entre un campo electromagnético y una superficie. La solución considerada nos permitió sintetizar el algoritmo óptimo para estimar el rango actual y tres componentes del vector de velocidad de la aeronave. De acuerdo con el algoritmo sintetizado, proponemos un diagrama estructural de radar. El diagrama estructural de radar desarrollado consta de tres canales para transmitir y recibir señales. Este número de canales es necesario para estimar el conjunto completo de componentes del vector de velocidad y altitud. Estudiamos varias trayectorias de vuelo de aeronaves a través de simulaciones. Analizamos vuelos uniformes en línea recta; vuelos con cambios en los ángulos de guiñada, balanceo y ataque; ascensos verticales; y aterrizajes en una trayectoria de planeo y alineación con los ángulos correctos de guiñada, cabeceo y balanceo. Los resultados de la simulación confirmaron la corrección de la solución obtenida.