本发明实施例公开了一种基于分布式观测器的高速路网运行态势估计方法，包括：根据高速路网各子系统间的互联关系，确定高速路网交通状态的动态模型，其中，所述交通状态包括交通流密度；在所述动态模型为开环系统的情况下，构建高速路网交通状态的分布式闭环观测器，其中，所述分布式闭环观测器由分布在各子系统的各观测器构成，各观测器用于根据当前估计误差对各子系统未来的交通状态进行估计，所述当前估计误差为观测器所估计的当前交通状态与真实的当前交通状间的差异；利用各子系统的感知设备测量各子系统在任一时刻的真实交通状态，由各观测器根据各测量的真实交通状态对各子系统未来的交通状态进行估计。