本发明涉及无线通信技术领域，提供一种无人空中通信平台飞行路线的在线优化方法，步骤如下：S1、构建无人空中通信平台多播通信系统模型，获得以完成通信任务的时间最小化为目标的飞行路线在线优化问题；S2、将步骤S1中的飞行路线在线优化问题转化为序贯决策数学模型；S3、对序列决策数学模型进行优化，实现无人空中通信平台飞行路线的在线优化。本发明采用在线优化方法，让无人空中通信平台站具有动态、实时规划飞行路线的能力，从而实现能够实时适应地面用户随机的通信请求；利用为序贯决策数学模型，直接在与环境交互学习经验；以完成通信任务的时间最小化为目标，解决无人空中通信平台的能效问题以及保证地面用户能够接收到完整的信息。