本发明涉及一种非线性纵向结构化人机系统机组负荷预测方法，包括以下步骤：1)根据基本工作负荷功能及要素，对机组成员任务负荷进行量化；2)根据基本信息决策与控制通道，对机组成员通道负荷进行量化；3)引入虚拟工作负荷，建立人机智能系统机组工作负荷测评机制；4)在人机智能系统机组工作负荷测评机制中附加自动化设备开启状态切换跳跃约束，实现测评机制中人机系统的自动化水平不连续参数的拟马尔可夫单纯形估计；5)通过人机智能系统机组工作负荷测评机制，以相对递推的方式定量预测机组成员的工作负荷。与现有技术相比，本发明具有提高准确性和鲁棒性、考虑耦合特性、客观准确、适应各类机组构型、应用范围广等优点。