对地观测卫星具有覆盖范围广、持续时间长、不受国域和时域限制等特点,在区域作战、反恐维稳、联合演习等军事活动中应用广泛。任务调度作为卫星对地观测应用的核心,具有广阔的应用前景和研究价值,本文主要针对密集型或者突发性任务调度开展研究。针对现有卫星任务调度中存在模型构建不够完备、算法求解效率不高、调度系统稳定性不强等问题,以提高对地观测卫星利用效益和维持调度系统稳定性为目标,根据调度环境、调度策略不同,分别构建确定条件下卫星任务合成与调度模型以及不确定条件下卫星任务前摄式调度和反应式调度模型,并根据不同模型分别设计不同求解算法。主要研究工作如下:(1)分析卫星工作原理和工作流程,根据不同因素对卫星任务调度方案进行分类总结,详细阐述卫星任务调度模型输入、输出、约束条件、调度目标四个基本要素,在不影响调度模型的前提下对问题共性特征进行了一般性假设,最后给出了卫星任务调度问题求解的基本过程:调度预处理、模型构建、算法求解和方案验证。(2)针对密集型任务调度时往往出现任务之间相互排斥,任务收益较低等问题,对任务进行合成分析,结合卫星资源约束、任务间姿态调整时间约束和任务唯一性等约束,构建了基于任务合成的卫星任务调度模型。提出了烟花算法求解该模型,设计编解码规则和适应度函数,利用精英选择策略改进烟花算法提高算法求解效率,提高了确定条件下卫星任务调度的收益和求解效率。(3)针对卫星资源失效、云层覆盖、应急任务加入三类不确定性因素,考虑以卫星资源失效概率、云层覆盖程度和主副窗口信息为先验知识,构建了以最大调度收益和最大松弛度为目标函数的卫星任务前摄式调度模型。提出了一种离散型多目标粒子群算法求解该模型,设计基于变异、交叉操作的动态粒子群更新方法,基于密集距离删除的外部档案维护策略和基于选择概率的全局最优值选取策略,可以维护调度系统的稳定并获得较大的调度收益,有效增强了不确定条件下卫星任务调度的鲁棒性。(4)针对调度过程中出现的不确定性因素,设计了基于触发规则的事件驱动策略,考虑四种任务变化方式,结合卫星资源约束和任务时间窗口约束,构建了以最大化调度收益和最小化扰动测度为目标函数的卫星任务反应式调度模型。提出了一种考虑任务合成、插入、移位、替换的启发式算法求解该模型,可以在较短时间内求解出收益高、调整幅度小的调度方案,有效解决了不确定条件下卫星任务动态调度问题。