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Explaining Satellite Anomalies--Causal Inference for Space Operations

Schefels, Clemens und Ben Salem, Bilel und Gerhardus, Andreas und Helmsauer, Kathrin und Lambert, Baptiste und Niebling, Julia und Popescu, Oana und Rabel, Martin und Rewicki, Ferdinand und Schlag, Leonard (2025) Explaining Satellite Anomalies--Causal Inference for Space Operations. 18th International Conference on Space Operations (SpaceOps 2025), 2025-05-26 - 2025-05-30, Montreal, Kanada.

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Kurzfassung

The operation of satellites relies heavily on telemetry data, which has become increasingly complex due to the proliferation of parameters. Automatic anomaly detection and explanation are crucial for satellite operators to respond promptly to anomalies and ensure the reliability of their systems. This study aims to bring together classical machine learning methods and deep learning approaches in anomaly detection, with a focus on causal inference. For anomaly detection, we investigate the performance of the deep learning methods Graph-Augmented Normalising Flow (GANF) and Multi-Scale Temporal Variational Autoencoder (MST-VAE), as well as of the classical, density-based estimation Maximally Divergent Intervals (MDI) method. For causal inference, we apply two time series causal discovery algorithms, Peter and Clark Momentary Conditional Independence (PCMCI) and Joint Peter and Clark Momentary Conditional Independence (J-PCMCI), to identify causal relationships in the considered satellite telemetry data. Our methods are designed to provide explainable results and facilitate interpretation of the anomalies by satellite operators. We evaluate our approach using a use case study on satellite telemetry data collected during ground station contacts, incorporating telecommands given. This research contributes to the growing body of work on anomaly detection and causal inference in complex data sets, and advance our understanding of anomaly detection and causal inference.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218254/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Explaining Satellite Anomalies--Causal Inference for Space Operations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schefels, ClemensClemens.Schefels (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.dehttps://orcid.org/0009-0005-4587-5171NICHT SPEZIFIZIERT
Lambert, BaptisteBaptiste.Lambert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Niebling, JuliaJulia.Niebling (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Popescu, Oanaoana-iulia.popescu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rabel, MartinDLR, Institute for Data Science, JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rewicki, Ferdinandferdinand.rewicki (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlag, LeonardLeonard.Schlag (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Mai 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Anomaly detection, causal discovery, machine learning, satellite communications, correlation analysis, signal processing
Veranstaltungstitel:18th International Conference on Space Operations (SpaceOps 2025)
Veranstaltungsort:Montreal, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Mai 2025
Veranstaltungsende:30 Mai 2025
Veranstalter :Canadian Aeronautics and Space Institute (CASI)
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:03 Nov 2025 09:46
Letzte Änderung:03 Nov 2025 09:46

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