本申请提出了基于机器视觉的多无人机协同目标状态估计控制方法及应用，包括以下步骤：获取检测图像，依据该检测图像获取目标物在现实空间中相对观测无人机的方向；获取相邻无人机的位置信息以及所有相邻无人机对目标物的检测信息，并依据相邻无人机的位置信息和检测信息对目标物的状态进行估计；通过一致性算法将除目标物外的所有无人机对目标物的估计进行收敛，得到目标物的估计信息；依据该估计信息计算观测无人机的最优观测控制率并依据该最优观测控制率修正每个观测无人机的位置。本申请通过单目视觉传感器，通过协同的方式实现多无人机分布式的目标状态估计，估计目标在三维空间中的实时状态，通过控制保证对目标的估计能够收敛且稳定。