传统的卫星任务规划由地面工程师依据预设条件制定任务方案,但这种模式依赖于稳定的运行环境和充裕的星地通信时间,伴随着高昂的星地沟通成本,因此近年来,众多国家学者正在集中力量研究卫星自主任务规划,使卫星可以自主生存和自主执行任务。然而当前研究多集中于单颗卫星的自主任务规划,对多颗卫星的协同自主任务规划方面研究较少。随着航天活动日益开展深入,用户对观测任务实时性、观测空间延展性、观测对象动态性等方面提出了更严苛和复杂的要求,受卫星所处轨道、星载遥感器资源特征、观测目标物理特征等影响,单一卫星难以满足日趋复杂的观测需求,而多星自主任务规划具有更强大的观测能力和优势,基于此,本研究旨在给出多颗卫星自主任务规划的系统解决方案,具体工作包含以下几个部分:首先,针对多星自主任务规划问题的特点,将多星自主任务规划问题拆解为多星任务分配和单星自主任务规划两个问题,明确各阶段输入输出要素,进行了多星自主任务规划框架和流程设计;其次,将卫星系统建模和卫星自主任务规划建模相结合,明确卫星的各个分系统构成、活动和状态属性,基于约束满足模型的建模思路,针对任务集合、资源集合、四类约束集合和目标函数构建了成像卫星任务规划问题通用模型;然后,结合规划域定义语言PDDL和HTN任务分解方法,实现基于分系统活动、动作约束、任务子集上的推理过程,完成对各分系统进行次级动作规划:进一步针对自主任务规划模型,建立了插入启发式信息的遗传算法与退火模拟组合智能优化算法,改善模型求解性能;最后,借助卫星仿真软件工具包STK 8.1.1对多成像卫星的任务规划问题进行案例分析和仿真分析,并引入多种经典算法加入对比,验证了模型的合理性和算法的有效性。