本发明公开了一种基于双层滤波框架的高精度里程估计方法，该方法首先采集双目相机、主体IMU、腿足辅助IMU、腿足关节电机和足端力传感器的传感信息；利用底层腿足滤波器对腿足关节电机的转角和转速、腿足辅助IMU以及足端力传感器的测量信息进行信息融合，得到腿足辅助IMU坐标系下的速度观测；再将速度观测输入上层滤波器，利用上层滤波器对采集的主体IMU、双目相机的观测信息进行融合，完成信息融合并输出机器人的里程估计结果。本发明方法能够有效解决现有方法在四足移动机器人快速运动中，由于剧烈抖动导致的里程估计精度不高甚至算法失效等问题，为四足移动机器人在快速运动中的自主定位提供了有效解决方案。