为实现对航班失联、自然灾害等突发事件的快速响应与有效观测, 针对面向热点区域内多个目标的敏捷成像卫星在轨任务实时规划问题, 设计了一种基于目标等级的逐级择优在轨任务实时规划算法, 用以快速形成最优成像序列。首先, 将热点区域内的多个地面目标按重要程度划分为多个等级, 在分析目标位置与卫星性能之间约束条件的基础上, 将任务规划问题转化为以成像收益为目标的优化问题。然后, 针对该优化问题, 在同等级目标中按“先到先得”的方法进行筛选, 在当前级最优成像序列的基础上, 进行下一级目标的筛选与插入, 逐级实现成像收益的最大化。最后, 对18个地面目标进行为期500 s的规划仿真。结果表明, 算法能够在1 s内给出对应最大收益的对地成像序列。同遗传算法相比, 所提算法解算更快, 结果更为稳定, 满足工程应用的快速性与高收益要求。

针对敏捷成像中的多条带拼接成像模型，对条带图像的拼接重叠度进行仿真分析。建立多条带拼接成像的任务模型和几何退化模型，提出重叠区域宽度阈值的判别准则。针对星下点条带，分析不同场景类型遥感图像的重叠区域宽度阈值，探究了地面分辨率变化对重叠区域宽度阈值的影响。针对敏捷条带，分析了俯仰、横滚等敏捷特性对于重叠阈值的影响。仿真结果表明，在0.46 m地面分辨率下，6类场景类型重叠宽度阈值均在28 pixels以上，其中军港机场、海岛阈值较大，超过31 pixels。阈值统计符合正态分布的3σ原则，证明了阈值求解方式的可信度。星下点成像时地面分辨率变化对像面重叠像素阈值无太大影响，但对地面实际重叠宽度阈值影响较大。而敏捷条带成像时，卫星的俯仰和横滚将会增大条带的重叠宽度阈值，几何变形对阈值的影响超过星下点时地面分辨率的变化。通过对条带拼接重叠度的仿真分析，为敏捷卫星的高分辨率光学成像任务规划提供了有意义的参考。

基于线阵时间延迟积分(TDI)CCD推扫成像原理, 分析了敏捷卫星在三轴姿态机动过程中动态成像的像移问题。由于姿态对地指向不断改变会导致像面空间方位不断改变, 从而造成像移速度的改变, 本文通过坐标变换法推导出了动态成像方式下的像移速度数学解析表达式, 仿真得到了不同姿态机动角速度情况下的TDICCD积分时间数量级。数值仿真分析表明：当前50 μs级的航天相机在700 km的轨道高度可以实现以0.5(°)/s角速度上限进行动态推扫成像; 当姿态机动角速度大于0.5(°)/s时 , 曝光时间越来越短, 需要设计更高水平的相机。以上结论表明, 对于不同角速度的动态成像任务, 需要量化TDICCD积分时间数量级, 实现在三轴姿态机动过程中开启光学有效载荷来完成推扫成像的动态成像。