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Towards Explainable Anomaly Detection for Satellite Telemetry

Schefels, Clemens und Balan, Arvind Kumar und Ben Salem, Bilel und Gerhardus, Andreas und Helmsauer, Kathrin und Lambert, Baptiste und Niebling, Julia und Rewicki, Ferdinand und Rings, Thorsten und Schlag, Leonard (2025) Towards Explainable Anomaly Detection for Satellite Telemetry. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025 (DLRK 2025), 2025-09-23 - 2025-09-25, Augsburg, Deutschland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
1MB

Kurzfassung

The increasing complexity of modern satellites and the growing amount of telemetry data available pose significant challenges for a safe and economic operation of satellites. To support the satellite engineers, traditional machine learning methods, including deep learning-based approaches, have shown promising results but lack intuitive explainability, hindering their adoption in operational settings. This paper presents a novel approach to anomaly detection and causal inference in satellite telemetry data, leveraging an ensemble of classical statistical models and deep learning architectures, combined with causal discovery techniques. We investigate the Peter and Clark Momentary Conditional Independence algorithm for identifying causal relationships with temporal dependencies and compare its results with root cause analysis from the anomaly detection. Our approach identifies 16 potential anomalies and provides counterfactual explanations to facilitate interpretation by satellite operators. By integrating causal inference methods into anomaly detection pipelines, we aim to enhance explainability and facilitate decision-making in complex systems. This paper contributes to the growing body of work on anomaly detection and causal inference, highlighting the potential of combining machine learning and causal inference for improved operational performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217923/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Towards Explainable Anomaly Detection for Satellite Telemetry
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schefels, ClemensClemens.Schefels (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Balan, Arvind KumarArvind.Balan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ben Salem, Bilelbilel.bensalem (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerhardus, AndreasAndreas.Gerhardus (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helmsauer, Kathrinkathrin.helmsauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lambert, BaptisteBaptiste.Lambert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Niebling, JuliaJulia.Niebling (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rewicki, Ferdinandferdinand.rewicki (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rings, Thorstenthorsten.rings (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlag, LeonardLeonard.Schlag (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 September 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Anomaly detection, causal discovery, machine learning, satellite operations, correlation analysis, signal processing
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025 (DLRK 2025)
Veranstaltungsort:Augsburg, Deutschland
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 September 2025
Veranstaltungsende:25 September 2025
Veranstalter :Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (DGLR)
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D KIZ - Künstliche Intelligenz
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - CausalAnomalies
Standort: Jena , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Missionstechnologie
Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Missionsbetrieb
Institut für Datenwissenschaften > Datenanalyse und -intelligenz
Hinterlegt von: Schefels, Clemens
Hinterlegt am:23 Okt 2025 08:41
Letzte Änderung:23 Okt 2025 08:41

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