本发明公开了一种高超声速飞行器的大气数据估计方法及装置，其方法包括：利用FADS测量的静压数据得到第一高度数据和第一声速数据；利用FADS中的大气数据、第一声速数据以及INS中的姿态角数据，得到地面坐标系下的空速数据；根据所述地面坐标系下的空速数据和气象预报系统测量的风速数据，计算地面坐标系下的地速数据，并利用非线性卡尔曼滤波算法对所述地面坐标系下的地速数据进行估计处理，得到所述地面坐标系下的估计地速数据；利用所述姿态角数据、所述估计地速数据以及所述风速数据，得到机体坐标系下的估计空速数据，并利用所述机体坐标系下的估计空速数据和所述第一声速数据，得到高超声速飞行器的估计大气数据。