本发明具体涉及一种无人机自主追踪轨迹规划方法，包括：首先无人机根据目标识别结果得到目标当前时刻的速度与位置。之后依据该位置与速度信息进行运动基元拓展来预测目标未来某一时刻的位置，同时进行马尔可夫链状态转移对目标出现在某一位置的概率进行预测。根据预测结果生成的潜力点，在所有潜力点附近生成利于观测目标的视点。再判断目标是否在无人机视野中，若在则无人机的路径规划终点为全局最优的观测点；若已丢失，依次遍历代价最高的视点尝试重新捕获目标。最后根据决策结果，构建多约束联合B样条轨迹优化模型，并将偏航角作为单独的优化变量，求解最终的最优追踪轨迹。本方案能够实现无人机在复杂密集的环境中完成鲁棒高效的自主追踪。