飞机在面对导弹来袭威胁时,相对于传统的诱饵干扰等被动式防御战术,采取主动防御的手段能够更加有效地实现自我保护,具有颠覆性的应用前景。本文针对主动防御三体对抗任务的全过程,包括对来袭导弹的融合估计、防御导弹的预测制导以及载机的机动策略等问题,开展了相关的研究工作,主要包括:（1）针对来袭导弹融合估计问题,设计了多模型多传感器数据融合跟踪与估计方法。分析了三体对抗的运动模型与传感器测量模型,使用交互多模型方法结合非线性滤波实现了对复杂机动目标的最优状态估计,提出了集中式与分布式的雷达与红外探测器融合估计方法;对于来袭导弹的制导机动估计问题,采用交互多模型方法辨识了来袭导弹制导律。（2）针对防御导弹制导律设计问题,设计了三种最优预测制导律,并推导了快速求解最优制导律的数值优化解法。建立了三体对抗的运动模型与预测模型,分别针对三种指标提出了最优剩余拦截时间的求解方法,进而得到三种对应的预测制导律,使用数值优化高效快速地得到最优解;数值仿真验证了所提出的预测制导律计算量小,制导指令生成快,符合现代弹载计算机的性能要求。（3）针对防御导弹制导任务中受不确定因素影响大的问题,提出了基于虚拟预测目标的新型三维预测制导律。将迭代计算与经典制导方法相结合,提出了一种实时预测拦截点的计算方法,并将预测位置作为虚拟目标,对虚拟目标速度进行估计,再对虚拟目标实施制导,将拦截高速来袭导弹的问题转化为拦截低速虚拟目标问题,简化了制导难度并提升了拦截性能,仿真验证了所提方法对采用未知制导律的目标和非线性扰动具有鲁棒性。（4）针对载机在三体攻防中融合协同问题,提出了两种新型的载机协同机动策略。设计了三点法机动与最小能量协同机动两种策略,使载机既保证自我生存同时又能够协助防御导弹更好地完成制导拦截任务,求解了能够保证防御导弹成功拦截的机动包线,进而在机动包线内优化得到令制导能量最优的协同机动策略。（5）针对载机发射防御导弹的时机问题,创新地提出了防御导弹的最优发射策略。建立以发射时间为控制量的制导模型,推算能够令防御导弹以零脱靶量拦截到来袭导弹的发射时间窗口,并优化求解得到最优的发射时机;针对采用本文所提出的预测制导律的防御导弹,推导了能够使得制导能量最优的发射态势,通过优化求解预测航向偏差角来得到对应的最优发射时机。