随着现代作战任务的多样性需求，对巡飞弹的功能要求越来越复杂。为适应新军事变革要求的联合作战模式，充分发挥巡飞弹的优势，提高整体作战效能，集群自组织协同作战模式成为巡飞弹的发展方向。近年来随着云计算技术的蓬勃发展及在军事领域的广泛应用，使得大规模群体巡飞弹协同作战成为可能。为了深化和扩展巡飞弹自组网协同作战的内涵，本文从系统科学的角度出发，提出了“云弹药系统”的概念并给出了定义。其目的是以巡飞弹为研究对象，构建云弹药系统的控制体系结构，通过云计算相关技术实现高效动态资源管理和实时海量信息处理,利用网络通信交换大量战场态势及目标信息，实现信息及时交互，进一步通过云弹药系统制定协同作战计划，从而实现一体化作战模式，增强协同作战和对付敌目标所需要的能力。鉴于此，本文从系统科学的角度出发，对云弹药系统进行了深入的研究。首先，根据云弹药系统可扩展性、自适应性、鲁棒性等特点，结合集中式和分布式体系结构的优点，构建了适合云弹药系统的可扩展的集散式体系结构；利用合同网的方式产生子系统网关节点，系统信息交互结构的实现利用黑板机制；以低成本自主攻击型巡飞弹为例，对可扩展的集散式体系结构进行分析；对云弹药系统的体系结构的通信拓扑利用图论进行了表述。其次，从系统的协同机理及基本属性入手，根据一般系统论的奠基人L.vonBertalanffy关于系统整体性与有机关联性的描述，给出了云弹药系统的整体性与有机关联性特征；根据随机过程理论，利用增补变量的方法，建立基于状态转移的云弹药系统的系统模型；为了进一步进行理论分析，将微分—积分模型转化为卷积型的Volterra积分方程，给出了系统模型解的存在唯一性定理；为了对系统模型的稳定性和适定性进行分析，将模型转化为Banach空间上的抽象Cauchy问题，利用C0半群理论对系统模型的适定性定理进行了证明；并对系统的一致性进行了分析；以自主攻击型巡飞弹为作战单元，以协同搜索为任务背景进行了仿真分析。再次，根据云弹药系统自组织行为的描述，以一致性行为的运动控制为基础，结合人工势场原理及Boid模型，利用虚拟引力/斥力的方法，进行了在不同通信拓扑结构下云弹药系统自组织编队群集控制研究；利用Lyapunov定理及LaSalle和非平滑LaSalle不变集定理证明了不同拓扑结构下的云弹药系统的稳定性定理；给出了系统的稳定区域描述；仿真实验表明，基于一致性理论的编队群集控制策略能够使云弹药系统产生有效的同步集群控制行为，且避免了与周围的其他个体发生碰撞，有效地实现了云弹药系统的自组织编队。最后，对云弹药系统的协作行为进行了研究。为了揭示云弹药系统协同作战过程中协作行为的演化规律，云弹药系统的协作行为演化可以看作是作战单元在不同任务状态下的转换过程，利用有限状态机来描述，并利用比率方程对云弹药系统状态转移进行概率分析；以侦察-打击-毁伤效果评估一体化作战任务为背景建立基于行为状态转换的有限状态机模型，利用Runge-Kutta法进行求解，从而得到了云弹药系统在一体化作战背景下的动态特性；通过对云弹药系统协作行为建模，可分析作战单元主要关键技术指标对系统作战效能的影响，为云弹药系统协作行为的设计与分析提供必要的理论依据。