在面对反舰巡航导弹威胁时，舰艇自防御系统（ship self defense system, SSDS）具有自动、快速反应、多目标交战能力，是水面舰艇必不可少的“护身符”。舰艇自防御系统的集成设计包含以下两个关键问题：提高系统反应速度以及自防御资源的选取与使用问题。开展舰艇对空自防御系统建模与仿真，找出制约舰艇对空自防御系统打击效能的关键因素，对于加快舰艇对空自防御系统的设计与优化具有十分重要的意义。本文首先分析了舰艇对空自防御系统组成及任务划分，将舰艇对空自防御系统划分为探测感知模块、指挥控制模块和武器模块三大任务模块。介绍了舰艇对空自防御作战流程，并建立了舰艇对空自防御作战任务划分层次模型。分析了雷达探测的过程，并建立了一种基于雷达方程的雷达探测模型；分析了舰艇对空自防御的武器分配过程，提出了一种基于武器和攻击列表的武器分配方法；分析并建立了毁伤评估模型。在以上分析的基础之上，给出本文所选取的目标、传感器（雷达）和武器系统属性和指标。通过对各模块时延的分析，给出了各模块的时延构成以及时延大小的确定方法。根据各模块的任务划分及工作流程，分析各任务模块的信息流动情况，并建立相应的信息流活动模型，并以此为依据建立基于着色Petri网的舰艇对空自防御系统运行组织模型。开展舰艇对空自防御作战仿真。针对舰艇对空自防御参数仿真分析问题，采用动态仿真的方法，从敌对目标速度、武器配置、警戒搜索雷达发射功率和警戒搜索周期等角度出发，分别选取不同系统配置参数进行舰艇对空自防御作战仿真，并对仿真结果进行了分析。仿真分析结果可为舰艇对空自防御系统组成和配置、以及系统作战能力等方面提供基于着色Petri网的评估方法，同时可以为舰艇对空自防御系统设计和优化提供一定的参考。