任务规划作为敏捷卫星对地观测运控系统的核心技术,其结果直接影响敏捷卫星对地观测的性能,特别是在防灾减灾、区域作战、反恐维稳、联合作战等区域性密集目标观测活动中。受限于现有密集任务规划模型的任务-姿态分层规划结构,任务层在制定调度方案时不具备调用姿态层信息的能力,导致任务规划过程信息利用率低,对地观测系统规划效能不高。此外,针对任务规划中涉及的姿态调整时间,现有姿态调整时间计算模型存在调姿参数依赖性强、力矩不受限、三轴时间计算独立等缺陷,模型参数选取不当会造成力矩溢出等问题,导致卫星无法正常运行。为提高任务规划过程信息利用能力以及卫星稳定运行能力,本文围绕敏捷卫星区域密集目标任务规划和姿态调整时间计算,以点和条带为观测目标,分别开展相应规划/计算模型以及求解方法研究,并通过仿真实验开展有效性验证工作。论文的主要工作如下:（1）从敏捷卫星姿态坐标系、运动学模型、以及敏捷卫星对地观测原理入手,探讨敏捷卫星区域密集目标任务规划问题的组成要素,并设计问题求解思路。在定义相关坐标系、建立姿态运动模型以及阐述敏捷卫星对地观测工作过程基础上,从优化目标、约束条件和输入输出要素三个方面入手,对敏捷卫星区域密集目标任务规划问题进行全面分析。然后在此基础上,给出问题的基本假设和相关化简,并设计问题求解思路,为后续敏捷卫星区域密集目标任务规划中关键问题的研究提供理论依据与支撑。（2）讨论并分析姿态调整时间的现有计算模型,针对其存在的调姿参数依赖性强、力矩不受限以及三轴计算独立等缺点,提出姿态调整时间的Bolza模型,并设计基于伪谱法的求解算法。首先,对姿态调整时间问题进行描述,归纳并分析现有模型的不足。然后,以最大受控力矩为约束条件,针对时间区间重叠和时间区间非重叠两种情况,分别设计姿态调整时间的Bolza模型和二阶段Bolza模型,使其既能够降低对调姿角速度或调姿角加速度等模型参数的依赖性,又能够满足卫星三轴运动的耦合性。最后,设计用于求解的伪谱法,并通过仿真验证该方法获得的姿态调整时间能够摆脱对调姿角速度、调姿角加速度等参数的依赖。（3）以凝视模式下的密集点目标为观测目标,针对现有任务规划模型分层规划结构存在的信息利用能力低的缺点,提出基于TSP的密集点目标任务规划模型,以及用于求解的遗传-伪谱算法。首先,建立区域密集点目标任务规划与TSP关键元素映射关系。然后,以最小化能量消耗为优化目标,建立基于TSP的密集点目标任务规划模型。针对模型中任务调度与姿态规划相结合的特点,以及基于姿态运动学模型的姿态规划法在获取能量最优姿态路径方面的优势,提出一种混合遗传算法和伪谱法的求解策略。该算法采用具有排列性质的二维实数编码提供观测顺序和观测时间,采用伪谱法提供姿态执行动作和能量消耗;此外,为避免种群中的解全都为不可行解,设计染色体可行性分析、非法染色体修复原则;且为保持种群多样性,引入罚函数以保证遗传搜索可以向多个方向进行。最后,通过仿真验证该算法的有效性,仿真结果表明所提算法在能量消耗、姿态路径平滑度、观测任务数量上均优于单纯遗传算法。（4）进一步考虑推扫模式下的区域密集条带目标,为增强任务规划模型信息利能力,提出基于任务-姿态映射的密集条带目标任务规划约束满足模型,并设计用于求解的基于偏好的差分博弈进化算法。首先,将任意走向条带目标映射为空间时变姿态路径,并在此基础上,采用约束满足模型对区域密集条带目标任务规划建模。然后,针对模型中具有排列性质的决策变量和多个优化目标的特点,设计基于偏好的差分博弈进化算法。在该算法中,针对模型中具有排列性质的决策变量,设计一系列具有排列性质的差分进化算子;针对模型具有多个优化目标的特点,引入博弈合作思想建立具有评价机制的多个目标折衷效用函数值,以在寻优过程中使多个目标的解尽可能地远离自身不可接受的解;同时,为保持种群多样性,针对种群中具有相同适应度函数值的个体,设计基于偏好的距离评估机制,保留偏离种群最远的解。最后,通过仿真验证该算法的有效性,仿真结果表明相比于单纯差分进化算法,所提算法可以更好的获得多个优化目标的共赢解。