本发明公开了一种基于轨道不平度的大型轮轨式天线指向均方根误差的计算方法，包括测量天线服役时轨道采样点的高度值，确定天线座架坐标系，对轨道各点高度值进行坐标变换，对轨道不平度进行拟合，采用两种方法计算由轨道不平度引起的天线波束指向均方根误差，一是先计算单一俯仰角下的指向均方根误差，再对所有俯仰角下的这些误差求其均方根，另一种是先计算某一方位角、俯仰角下的指向误差，再对所有方位角、俯仰角下的这些误差求其均方根。本发明不仅真实反映了天线轨道表面，而且能准确计算大型轮轨式天线在指向定义域内因轨道不平度而引起的波束指向均方根误差，用于定量评价轨道不平度对天线性能的影响，具有重要的学术意义和工程应用价值。