无人侦察器因其便利、安全、高效、可靠等特点在军事侦察、环境侦测、消防搜救等领域得以广泛应用。为了满足未来多领域协同化、立体化侦察的要求,本文提出了一种分离式三栖无人侦察器,并围绕其机械结构设计、飞行动力学模型建立、控制算法、识别算法等方面展开了研究。针对空域侦察器飞行空间受限、环境适应性差;陆域侦察器受地形影响的问题,提出了一种三栖分离式机械结构的侦察器。通过设计一种分离机构将两栖小车与普通无人机相结合,从而将陆域侦察器的强适应性与空域侦察器的灵活性结合起来,使得分离式三栖侦察器可以很好地适应多种新型作战任务。对整个系统中的关键性部件进行了结构设计与静力学分析,从而在机械系统这一层面上保证了分离式侦察器的实现。根据空气动力学知识以及一般动力学的知识,通过一定合理的假设与简化,构建了一种侦察器的非线性运动学方程。并在合理假设的情况下,利用解耦控制的思想将整体高度耦合的非线性运动学方程分解成基于四个独立虚拟输入通道的动力学模型。最后还对飞行器的升力、两栖小车的浮力情况分别进行了推导与计算。具体分析侦察器的动力学模型并参考相关文献后采取了一种基于双层回路的非线性闭环控制器设计方法,其外层回路中设计了基于Fuzzy-PID控制的控制器来实现高度和位置跟踪,内层回路中利用滑模控制器来实现姿态稳定控制。根据图像处理知识并结合相关文献后,采取了一种基于密集多尺度矩形过滤器与图像卷积的方法来实现目标检测,采取基于区域的跟踪方法来提取、跟踪图像目标,并反馈目标的姿态信息。最后按照模块化设计的思想完成了分离式侦察器硬件与软件的设计与搭建,并在此基础上进行了相关仿真实验。通过滤波实验,验证了基于四元数的卡尔曼滤波器对周边噪声及机体抖振具有良好的抑制效果;然后根据本文研制的双层回路非线性控制器搭建了对应的SIMULINK框架;轨迹跟踪实验表明内、外层回路分别在2s、5s左右达到了控制的稳态,且两者的稳态误差均为0,从而验证了双层回路控制器的准确性、鲁棒性;在镇定响应实验中,相较于传统PID控制,双层回路控制器具有较短的调节时间、较小的最大超调量,验证了控制器良好的动态性能及其优越性;最后还对目标识别算法的有效性、可靠性进行了实验,结果表明分离式侦察器的精准识别高度为2m,最大识别高度为2.5m。