任务规划是卫星成像流程中的重要部分,通过调度星上资源以满足用户的成像需求。敏捷成像卫星自主规划技术是实现卫星自主运营的关键技术,敏捷卫星高机动能力所带来的不同成像模式的扩展,以及观测方式的改变,给成像卫星任务规划领域带来了很大的冲击。因此,有必要针对敏捷卫星的成像模式及特点研究新的任务规划方法。本学位论文从单颗卫星针对不同任务目标的任务规划入手,对以单点和区域为目标的敏捷成像卫星任务规划方法进行了研究。在此基础上,从单星扩展到多星,针对多星协同工作的任务模式,设计多星的任务分配方法和故障状态下的重规划方法。首先,以任务需求为导向从敏捷卫星的成像原理出发,明确任务规划的输入输出,并将卫星运动学模型引入任务规划领域,确立任务规划的约束条件。然后,针对密集分布的点状目标,提出了基于任务聚类的点目标任务预处理方案,并采用双层禁忌算法在聚类层和全局层分层搜索,求得最优观测路径序列;仿真结果表明,该算法可以在保证最优解质量的前提下,有效地降低大规模点目标的任务规划时间。接着,针对大范围区域目标覆盖成像问题,引入制约相机成像质量的偏流角约束条件,通过对区域目标网格离散的方法,将观测路径设计问题转化为任务规划调度问题,采用基于感知策略的蚁群算法搜索寻优出最优的观测路径序列;仿真结果表明,该算法所规划出的观测路径可以满足相机的成像要求。最后,针对多个航天器协同工作下的任务分配问题,提出了一种基于拍卖招投标策略多层协商聚类任务分配模型,以及故障前提下的兼顾原有规划方案的交互式任务重规划方法。仿真结果表明,该方法任务分配过程的计算资源消耗低,系统均衡性好,适合对故障状态下的响应处理。