本发明公开了一种高精度的高超声速飞行器轨迹优化多尺度最优控制系统，用于对飞行器轨迹进行控制。所述的高精度的高超声速飞行器轨迹优化多尺度最优控制系统由飞行器海拔高度传感器、飞行器速度传感器、飞行器飞行航道倾角传感器、飞行器水平航程传感器、飞行器MCU、飞行器攻角控制器构成。飞行器MCU根据设定的海拔高度、速度、飞行航道倾角要求自动执行内部高精度的多尺度优化算法，并将获得的控制策略转换为控制指令发送给飞行器攻角控制器执行。本发明能够根据高超声速飞行器不同的海拔高度、速度、飞行航道倾角和飞行水平航程状态快速地得到轨迹优化控制策略，使高超声速飞行器获得更远航程。