本发明涉及多旋翼无人机地面目标跟踪控制方法，包括如下步骤：计算地面目标位置，利用摄像机的成像原理和无人机与地面目标的位置关系求解出地面目标的具体位置坐标；多旋翼无人机轨迹规划，利用基于几何约束的方法计算多旋翼无人机跟踪地面目标的期望飞行轨迹；多旋翼无人机轨迹跟踪，针对多旋翼无人机跟踪期望飞行轨迹，设计PID控制器，包括多旋翼无人机的位置、速度、姿态角、姿态角速度控制器；摄像机的姿态控制，利用抗扰动性能强的基于扩张状态观测器的滑模控制方法对摄像机的姿态角进行控制，使地面目标始终位于图像中心。该方法具有较优异的抗扰动性能，且其鲁棒性要比一般常规的控制系统强。