随着导弹武器系统不断发展,导弹攻防对抗方式逐步由单一对抗向协同对抗转变。导弹防御系统协同作战,能够利用各协同方之间的耦合作用,充分发挥拦截弹、制导雷达等作战单元的能力,实现一加一大于二的作战效果。在导弹防御作战中,防御阵地部署位置、拦截弹能力、防御系统最早发射时间等因素均对防御系统的防御能力有重要影响。本文以可达集为基础,提出了基于防御区的作战能力评估方法。通过对防御区进行定量及定性分析,研究了多种影响因素的作用,实现了不同作战想定下的导弹防御系统协同作战能力评估。主要工作包括以下内容:建立了导弹防御系统的可达集模型,并对不同约束下的可达集进行了研究。在前人所做工作的基础上,对拦截弹可达集进行了层次化建模并进行了降维分析,得到了拦截弹的最大射程与最小射程。针对防御系统的时间约束,建立了时间相关可达集模型,分析了最早发现时间对时间相关可达集的影响。针对防御系统的雷达探测距离约束,提出了距离相关可达集模型,分析了雷达最大探测距离对距离相关可达集的影响,为后续防御区的建模与分析提供支撑。建立了导弹防御系统的防御区模型,并对不同作战想定下的防御区进行了研究。在可达集建模的基础上,给出了防御区的严格定义,建立了防御区的计算模型。针对发射点位置固定、关机点绝对速度固定的弹道式进攻目标,分别研究了高弹道与低弹道两种弹道类型下,拦截弹的部署位置、拦截动能、拦截弹最早发射时刻对防御区的影响,实现了对单阵地导弹防御系统的作战能力分析。分析了导弹防御系统协同作战能力。在单阵地导弹防御系统作战研究的基础上,结合四个典型战情,分析了两个防御阵地、两部雷达下在作战中有无雷达距离约束、有无协同对防御区构型及面积的影响,得到了一些有意义的结论。设计并实现了攻防对抗仿真试验管理系统。本文对防御系统作战能力的分析基于可达集及防御区的大量试验数据,这些数据需要通过攻防对抗仿真试验获得。在仿真中,除了进攻弹模型、拦截弹模型等仿真模型及仿真平台外,更离不开一个高效稳定的仿真试验管理系统。本文研究中,设计与开发了一套攻防对抗仿真试验管理系统,系统基于国防科学技术大学自主研发的CPSE仿真平台,解决了攻防对抗仿真中操作复杂、仿真周期长等问题,取得了良好的试验效果。论文所开展的研究工作来源于航天总体设计部门的实际需求。其中,可达集计算模型、防御区计算模型及攻防对抗仿真试验管理系统已应用于航天工业部门的某仿真试验系统,为防御系统体系结构设计与武器型号研发提供了有力支撑。论文相关研究结果既可为我国构建自己的导弹防御系统提供技术储备,又可为其他防空反导系统的协同作战策略制定提供参考,具有一定的理论价值和现实意义。