随着航天技术与卫星技术迅速进步，敏捷卫星作为一类新型对地观测卫星因成本低、研制周期短、姿态机动能力强、调整精度高，成为了各航天大国竞相研制的对象。敏捷卫星应用领域的不断扩大，卫星用户的需求也急剧增加。这种情况下，探索如何充分发挥卫星工作效益，满足大量用户需求的任务规划问题已成卫星系统组网建设一个重要研究问题。敏捷卫星与传统卫星相比具有俯仰、滚动、偏航等姿态动作，展现出更大的对地观测范围，更强的对地观测能力。敏捷卫星任务规划问题具有复杂性，组合多样性特点，是一个多约束、多冲突的复杂组合优化问题，且模型求解空间大，因此，敏捷卫星任务规划模型构建以及算法求解在国内外都是一个崭新而复杂的课题。对此，本文主要研究工作及创新点如下：（1）研究敏捷卫星工作原理及对地观测过程，基于多视角研究敏捷卫星任务需求并对任务进行分类，在此基础上研究敏捷卫星任务规划的特点和难点，设计了敏捷卫星任务规划求解框架，阐述了任务规划的输入输出要素。（2）针对敏捷卫星任务需求多，任务集中的特点，为高效合理的使用敏捷卫星资源，本文研究了敏捷卫星任务聚类方法。首先给出了敏捷卫星姿态调整时间的计算方法，并研究了任务聚类约束分析，它们是敏捷卫星任务聚类的前提；其次，在考虑敏捷卫星俯仰角、侧摆角及任务间过渡时间约束的基础上构建了任务聚类图模型，最后，设计了聚类求解算法。（3）针对敏捷卫星任务需求，多敏捷卫星组网任务规划特点，本文构建了基于多目标的敏捷卫星任务规划数学模型。首先，针对复杂用户任务的协同关系，研究了三类约束关系描述方法；其次，针对静止目标建立协同规划模型，其中引入逻辑关系描述协同方式，并考虑了规划风险问题；最后，针对带有移动目标跟踪的高低轨协同规划，建立了带移动任务跟踪的任务规划模型，同时兼顾优化静止目标和移动目标，其从任务收益和资源使用两个角度来确定模型优化目标。（4）针对敏捷卫星常规任务的任务规划问题进行算法研究。首先，设计了智能优化求解编码和启发式信息；其次针对敏捷卫星任务规划模型具有非连续、非线性、Np-hard难特性，本文提出几种算法：（1）基于平均互信息提取触发特征改进蚁群求解算法；（2）采用两种算法组合的遗传禁忌求解算法；（3）多种智能算法组合求解。在以上几种求解算法基础上，论文又提出了单种类和多种类算法并行求解策略以及协同任务规划求解技术对问题求解；这几类算法求解技术各有特点，针对不同任务规划模型，其求解效率和求解精度各有优劣；最后，通过仿真实验和算法有效性分析，评价并展示了在不同任务规划模型求解需求下的各求解算法问题适用性。（5）研究敏捷卫星动态任务规划问题。由于空间环境、敏捷卫星失效等不确定性因素而引起的有些预定任务不能按时完成而出现动态重调度问题，本文提出了可解约合同网的任务规划求解方法，设计了招投标机制，基于诚信机制的可解约合同网协议和评标策略，提出了基于可解约合同网协议的敏捷卫星动态任务分配算法。仿真实验表明本文算法高效可行，能够获得满意解。本文研究了敏捷卫星任务聚类问题，同时也对包含有静止目标和移动目标的常规任务以及动态任务的任务规划调度问题展开了研究。通过本文的研究工作，初步完成了敏捷卫星任务规划由理论到工程实践应用的探索，研究成果是高分辨率对地观测任务规划系统应用实施的重要组成部分。