敏捷成像卫星由于其较强的姿态机动能力,使其在对地成像任务中具有更大的灵活性和更高的执行效率。随着对地观测任务的日益复杂繁多,地面测控中心对卫星的实时管控负担不断增加,亟需卫星具有一定的自主规划与决策能力,以提高任务执行效率。卫星自主任务规划技术是卫星实现自主化和智能化的一项重要技术。敏捷成像卫星的任务规划问题具有约束条件多、搜索空间广泛的特点,目前已被证明是一类NP-hard(non-deterministic polynomial hard)问题。本文中,主要针对单敏捷成像卫星对多点目标的自主任务预规划和重规划问题展开研究,取得了如下研究成果:针对成像卫星的自主任务预规划问题,综合考虑目标时间窗口约束、卫星存储容量约束、卫星姿态机动能力约束、卫星运行轨道约束、地球自转约束等多种约束条件,以最大化任务观测收益和最小化能量消耗为指标函数,将目标观测序列、目标开始观测时刻和卫星姿态轨迹设为优化变量,建立了成像卫星任务预规划模型。设计了基于自适应遗传算法和Gauss伪谱法的求解框架,充分利用两者的优势,利用自适应遗传算法完成观测序列和开始观测时刻的求解,之后根据求解结果得出各个时间点的卫星姿态指向,最后利用Gauss伪谱法完成最优姿态机动路径的求解。在自适应遗传算法中,设计了一种基于相对开始观测时刻的一维实数编码解码方式,完成对观测序列和开始观测时刻两个待优化变量的编码,这种编码方式可以保证在进行交叉和遗传过程中不会产生不符合约束条件的观测序列,大大提高了迭代效率;同时该编码方式还适用于目标点有多个时间窗口时的规划求解。针对敏捷成像卫星的任务重规划问题,将其看作一类新任务的动态插入问题,分析了多个新任务插入场景,并针对各个场景分别设计了任务直接插入、任务局部调整、任务删除三层递进式的启发式任务序列求解方法。同时,设计了一种迭代式目标点最优观测时刻确定方法用于确定插入目标点及其相邻任务的开始观测时刻。仿真实验验证了本文所提出的启发式算法的有效性。