本发明提供了一种大气湍流相位时空预估方法，获取大气湍流所引入的大气湍流相位图，并处理成N份等长的大气湍流相位图数据，每一份数据均包括大气湍流相位图序列和下一时段大气湍流相位图，建立神经网络模型，将大气湍流相位图序列作为网络输入，将下一时段大气湍流相位图作为网络黄金标准，计算网络输出与黄金标准的损失函数值，并将损失函数值的梯度反向传播以更新网络模型的参数；实测一段大气湍流相位图输入网络模型，得到下一时段的大气湍流相位图。本发明有利于保证自适应光学系统相位测量的实时性。