本申请提供了一种基于深度学习的多尺度目标检测定位系统，该系统包括：自稳定云台、探测器以及数据处理模块，自稳定云台安装有全球定位模块，探测器以及数据处理模块安装在自稳定云台上；探测器，用于捕获目标图像并测量目标与探测器的直线距离；数据处理模块，用于对目标图像进行处理，得到多尺度目标图像；对多尺度目标图像进行超分辨率和目标检测，得到多尺度目标图像中目标的类别信息和位置信息；确定目标图像中目标的类别信息和位置信息；将目标在图像中位置信息转换为目标与探测器相对角度信息，得到探测器与目标之间的直线距离；确定目标经纬度信息和海拔信息，完成目标检测定位。本申请可获取目标的位置信息，对目标进行跟踪。