在导弹防御进程中,交战分析是指针对来袭的导弹目标,指挥控制系统统筹规划,将有限的作战资源合理地配置于防御战线,给出最优拦截方案的过程。交战分析得力与否,在很大程度上决定了防御方能否有效杀伤来袭目标。本文以大气层外导弹防御问题为背景,开展指挥控制系统交战分析方法研究。主要内容包括探索了未来指挥控制系统的发展趋势、作战流程与作战任务。弹道导弹防御技术经历了数十年的发展,实现了从无到有的突破,正在经历从有到精的转变。针对现有的导弹防御武器装备,实现作战思路、组织机制等软实力方面的拔高是当前防御技术发展的迫切需求。论文结合美军相关武器装备的发展历程,明确了未来指挥控制系统体系化、网络化、协同化的发展趋势。构建了大气层外导弹防御体系,梳理了协同作战条件下指挥控制系统的典型作战流程与作战任务,为未来指挥控制系统的研制与部署指明了方向。建立了基于相对运动理论的弹道误差传播方法体系。利用相对运动理论求解弹道误差传播问题。将期望轨迹视为主目标,将偏差轨迹视为从目标,则轨迹误差的传播规律可由从目标相对于主目标的运动特性描述。由一般形式的相对运动动力学方程出发,论文推导了四类不同的简化模型,适用于不同需求下的弹道误差传播分析。在二体与J2引力场假设下,基于状态转移矩阵的传播方法适用于初始误差较小且传播时间较短的情形,基于状态转移张量的传播方法还可适用于初始误差较大或传播时间较长的情形。四种方法构成了基于相对运动理论的弹道误差传播方法体系,仿真算例验证了方法的有效性。提出了大气层外导弹目标轨迹误差精度链分析方法。导弹防御进程中不确定性的处理是交战分析的难点之一。论文提出了以轨迹误差精度链分析为核心的不确定性处理策略。利用误差椭球刻画目标的飞行状态,以误差椭球随时间传播形成的误差管道刻画目标的飞行轨迹。在预警卫星测量数据支持下,给出了基于指数加权递归最小二乘的关机点状态估计方法。在预警雷达测量数据支持下,给出了基于解析状态转移矩阵的目标状态滤波方法。利用J2引力场假设下基于状态转移张量的弹道误差传播方法,给出了大气层外导弹目标轨迹误差预估策略。针对无探测、单部雷达探测、多部雷达协同探测三种情形,设计仿真算例,考察了目标轨迹误差精度链的传播特性,为防御作战中不确定性的处理提供了一条有效途径。建立了大气层外拦截弹可达集模型。拦截弹系统作战能力的难于描述是交战分析的难点之二。论文引入可达集思想,建立了大气层外拦截弹可达集模型。构造了便于可达集建模的基准坐标系统,提出了拦截弹轨迹隐式方程。给出了可达集的严格定义,探索了可达集的扭曲机理,提出了可达集的降维分析与存储策略。将可达集外边界的确定抽象为球面凸包求解问题,给出了可达集包络的计算方法。结合目标的飞行轨迹,给出了基于可达集的拦截弧段分析算法与发射诸元确定算法。仿真算例表明,论文建立的可达集模型为快速准确地实施拦截交战分析创造了条件。提出了不确定性条件下的拦截交战分析方法。综合运用误差精度链与可达集模型两大数学工具,论文提出了不确定性条件下的拦截交战分析方法。对于拦截能力评价问题,提出了以脱靶量为着眼点的求解策略。利用无迹变换将不确定性由目标状态映射至脱靶量,脱靶量的统计特性即反映了标称轨迹的性能。结合拦截弹的制导控制修偏能力,可以给出拦截杀伤概率的计算公式。对于拦截任务规划问题,提出了基于多属性决策理论的求解策略。构建了拦截方案作战效能指标体系,将最优拦截方案的选取抽象为有限方案排序问题。引入了属性指标规范化方法与指标权重求解策略,给出了方案总体效能的计算公式。仿真算例表明,论文提出的方法能够为不确定性条件下评价拦截阵地的拦截能力与寻找效能最优的拦截方案提供有力支持。研制了指挥控制系统仿真软件。在弹道导弹防御仿真平台的支持下,论文设计并研制了指挥控制系统仿真软件。该软件与仿真平台提供的其它模型节点以及管理方节点集成起来,形成了大气层外导弹防御分布式仿真系统。介绍了分布式仿真系统的结构功能与实现机制,阐述了指挥控制系统仿真软件的开发思路、功能模块、仿真流程与数据接口,给出了指挥控制系统仿真软件的应用实例。针对大气层外导弹防御系统构成复杂、难于描述、不确定性突出的问题,论文开展了细致充分的工作,形成了误差精度链分析方法与可达集模型等一系列研究成果,提出了不确定性条件下的拦截交战分析方法。论文所做的工作可为改进指挥控制系统的作战模式、提升防御系统作战效能提供有力的方法支撑。