在轨服务技术是一个国家航天事业可持续发展的重要支撑技术,其在航天器的在轨延寿、装配以及清理太空垃圾等方面具有广阔的应用前景。随着在轨服务技术的大量应用,必然面临着在轨服务调度问题。本文将以SSO航天器为研究对象,进行在轨服务调度问题的相关研究。论文首先对研究中涉及的轨道动力学基础进行回顾,然后介绍了在考虑J2项摄动情况下的用于轨道预测的平均根数法以及求解Lambert问题的求解方法。随后研究了小轨道面夹角的SSO航天器间的变轨策略问题,以开始变轨时刻与变轨时间为优化变量,以速度增量为优化目标,根据SSO航天器的特点,确定了优化变量的搜索区间,采用启发式算法进行求解。在此基础上,利用最小速度增量与SSO航天器相对位置的关系,得到了快速求解方法。随后以升交点赤经跨度较小的SSO目标航天器为例,研究了在轨交会补加服务与掠飞观测服务的任务调度算法,并建立了在轨服务的调度和优化模型,分别基于遗传算法和模拟退火算法,利用MATLAB和STK进行联合仿真与分析,最终得到了服务序列以及各任务分段的详细参数。此外,对于升交点赤经跨度较大的SSO航天器间的变轨问题,提出了一种分段变轨策略,利用J2摄动对不同轨道高度的航天器产生不同程度的进动影响,减小了服务航天器与目标航天器之间的轨道面夹角。仿真结果表明分段变轨策略可以有效减少变轨过程中的燃料消耗。通过利用遗传算法和快速求解方法对同一变轨过程进行求解发现,快速解法的计算时间远远小于前者。此外,仿真结果表明本文提出的数学模型以及算法可以用于求解在轨交会补加与掠飞观测任务的任务调度优化问题,且当目标航天器的升交点赤经跨度增大时,利用分段变轨策略可以有效减小变轨过程中的燃料消耗。