一种临近空间高超声速目标轨迹预测方法，属于临近空间高超声速目标轨迹预测领域，本发明为了解决现有技术中通过制导规律在线辨识、拟合外推或模板匹配等方法实现轨迹预测，在临近高超声速目标防御过程中，目标的动力学模型等是未知的，且高超声速目标制导律复杂多变，在线估计困难且误差较大的问题，本发明通过将所得历史弹道数据分解为弹道趋势信号和弹道周期跳跃信号，并分别对趋势信号进行建模，对周期跳跃信号进行建模，最后对步骤二建立的趋势信号模型和步骤三建立的周期跳跃信号模型进行叠合得到弹道完整参数化模型，然后基于完整模型外推实现轨迹预测，本发明主要适用于高超声速目标横向机动轨迹预测、目标速度预测等方面。