视频卫星近年来在国内外迅速发展并且取得了丰硕的成果,其作为一种新型的对地观测成像卫星,能够对某一目标区域进行凝视成像,从而获得目标区域内的动态视频信息。在整个视频卫星成像系统中,卫星地面管控及任务规划系统对于成像任务的完成效率有着重要的作用。同时视频卫星作为一种典型的敏捷卫星,其任务规划问题与传统成像卫星相比更加困难。本文从视频卫星对地凝视任务规划问题切入,针对不同的场景需求,对该问题的模型建立、求解算法设计以及应用价值等进行了讨论和研究,力图进一步提高视频卫星在不同场景下的成像观测效率。本文主要从以下方面进行了研究:从视频卫星凝视成像的基本原理及工作过程出发,对凝视成像任务规划问题进行了较为系统的描述,讨论了任务规划问题中所涉及的问题要素、基本假设和约束条件等影响因素,分析了该问题中存在的难点及其形成原因。给出了一种具体的凝视成像姿态机动时间的估算方法,为后续任务规划问题的建模及求解提供了基础。针对视频卫星在应急观测中的任务规划问题,通过对该问题特点的分析并结合视频卫星对地凝视工作机理,建立了针对应急观测任务规划问题的连续时间约束满足模型,并基于对蚁群算法的改进设计了一种带禁忌列表的改进蚁群算法(Tabu-ACO)对该问题进行求解,获得了满意的规划求解结果。通过与传统的时间离散模型及复杂网络算法的求解结果相对比,验证了Tabu-ACO算法的在求解效果上的优势。基于分布式成像卫星系统的日常自主规划需求,对多星长周期任务规划的快速求解问题进行了研究。针对多星长周期任务规划问题进行了分析与建模,之后利用了构造解的思想以及启发式求解思想,根据所建模型设计了一种基于启发式规则的快速求解算法,最后给出了多种情景下的仿真算例。仿真结果表明,当任务规模小于100时,本文所设计的启发式快速求解算法可在0.1秒内实现规划求解计算,通过对比星载计算机与个人计算机的计算速度,验证了该求解算法应用于星上计算的可行性。考虑任务执行过程中任务属性发生变化的情况,研究了视频卫星的动态任务规划问题。分析了视频卫星动态任务规划的问题来源和特点,并基于问题的特点以及两个重要的规划目标给出了任务改动比例限制条件下的动态任务规划模型,将多目标优化问题转化为带限制条件的单目标优化问题,并针对所建模型提出了一种基于“退出-插入”操作的启发式动态任务规划求解算法。通过仿真计算给出了不同任务变化率限制条件下的优化收益增量,并分析了文中所建模型对动态任务规划决策工作的重要意义。