Если именно пенбол то можно ультразвуком.
Излучатель рядом приемник на более низкую частоту сразу после приемника пробку на частоту облучения усел и ацп.

Кстати как вы представляете измерение доплера при расположении антен напротив друг друга.

Кстати как вариант две вспышки и фотик, пролет деленный на время между вспышками.