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随着成像卫星相关技术的迅速发展，用户对于成像卫星在紧急的状况下的快速响应提出的要求也越来越高了。在应急任务到达后，需要快速有效地调整初始规划方案，并生成新的规划方案，完成对应急任务的调度。
目前，对应急任务规划的研究中，以基于规则和启发式策略的调整算法为主。虽然这类算法的运行速度较快，但是存在求解搜索能力较弱的缺点，取得的性能有限。因此，对于敏捷成像卫星的应急任务规划问题还有待进一步研究。
本文以敏捷成像卫星的应急任务规划为研究对象，对区域目标的划分方法进行了研究，分析并建立了敏捷成像卫星应急任务规划的模型，设计了多目标优化算法对模型进行求解，提出了一种窗口滑动策略解决应急任务规划问题，通过仿真验证了所提出的两种算法的有效性。
首先，对区域目标的划分方法进行了研究。在对应急任务预处理过程中，涉及到区域目标的划分问题。敏捷成像卫星因其快速、准确的三轴机动能力，有更大的可观测时间窗口，可以通过多种成像模式完成对地观测；针对敏捷成像卫星灵活的机动能力，在传统的区域被动划分算法的基础上，提出了一种以最小化划分条带数量为目标的区域主动划分方法，以减小应急任务规划调度的难度，通过仿真证明了算法可以有效减少条带划分数量。
其次，对敏捷成像卫星应急任务规划问题进行了建模。对应急任务规划问题进行了描述，通过分析将敏捷成像卫星应急任务规划问题描述为同时包含离散域搜索和连续域搜索的优化问题，建立了敏捷成像卫星应急任务规划的复合决策变量模型，描述了问题约束条件并进行了合理简化；通过对应急任务需求和特点进行分析，建立了模型的优化目标。建立了敏捷成像卫星的应急任务规划算法的框架。
然后，设计和实现了基于多目标优化的敏捷成像卫星应急任务规划算法。针对所建立的数学模型，提出使用多目标优化算法对模型求解。设计了敏捷成像卫星应急任务规划算法的流程，设计了基于多目标优化的敏捷成像卫星应急任务规划算法，并且对遗传编码方式和遗传算子进行了设计；最后，通过多组仿真实验，验证了算法的有效性，能够满足敏捷成像卫星应急任务规划的需求。
最后，提出了一种基于时间窗口滑动策略的应急任务规划算法，以应急任务插入不能剔除原规划方案中任务为规则，最大化总任务收益为目标。介绍了一种典型的启发式应急任务规划算法，并进行了试验验证，作为本文所提出的两种方法的对比。仿真分析表明，在任务规模较小、任务类型简单的情况下，基于窗口滑动策略的算法效果更好；而在任务规模大、任务类型复杂的情况下，基于多目标优化的算法效果更好。
目前，对应急任务规划的研究中，以基于规则和启发式策略的调整算法为主。虽然这类算法的运行速度较快，但是存在求解搜索能力较弱的缺点，取得的性能有限。因此，对于敏捷成像卫星的应急任务规划问题还有待进一步研究。
本文以敏捷成像卫星的应急任务规划为研究对象，对区域目标的划分方法进行了研究，分析并建立了敏捷成像卫星应急任务规划的模型，设计了多目标优化算法对模型进行求解，提出了一种窗口滑动策略解决应急任务规划问题，通过仿真验证了所提出的两种算法的有效性。
首先，对区域目标的划分方法进行了研究。在对应急任务预处理过程中，涉及到区域目标的划分问题。敏捷成像卫星因其快速、准确的三轴机动能力，有更大的可观测时间窗口，可以通过多种成像模式完成对地观测；针对敏捷成像卫星灵活的机动能力，在传统的区域被动划分算法的基础上，提出了一种以最小化划分条带数量为目标的区域主动划分方法，以减小应急任务规划调度的难度，通过仿真证明了算法可以有效减少条带划分数量。
其次，对敏捷成像卫星应急任务规划问题进行了建模。对应急任务规划问题进行了描述，通过分析将敏捷成像卫星应急任务规划问题描述为同时包含离散域搜索和连续域搜索的优化问题，建立了敏捷成像卫星应急任务规划的复合决策变量模型，描述了问题约束条件并进行了合理简化；通过对应急任务需求和特点进行分析，建立了模型的优化目标。建立了敏捷成像卫星的应急任务规划算法的框架。
然后，设计和实现了基于多目标优化的敏捷成像卫星应急任务规划算法。针对所建立的数学模型，提出使用多目标优化算法对模型求解。设计了敏捷成像卫星应急任务规划算法的流程，设计了基于多目标优化的敏捷成像卫星应急任务规划算法，并且对遗传编码方式和遗传算子进行了设计；最后，通过多组仿真实验，验证了算法的有效性，能够满足敏捷成像卫星应急任务规划的需求。
最后，提出了一种基于时间窗口滑动策略的应急任务规划算法，以应急任务插入不能剔除原规划方案中任务为规则，最大化总任务收益为目标。介绍了一种典型的启发式应急任务规划算法，并进行了试验验证，作为本文所提出的两种方法的对比。仿真分析表明，在任务规模较小、任务类型简单的情况下，基于窗口滑动策略的算法效果更好；而在任务规模大、任务类型复杂的情况下，基于多目标优化的算法效果更好。