論文の概要: Multi-Tier Labeling and Physics-Informed Learning for Orbital Anomaly Detection at Scale

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.09790v1
• Date: Sun, 10 May 2026 22:20:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-12 23:28:50.420882
• Title: Multi-Tier Labeling and Physics-Informed Learning for Orbital Anomaly Detection at Scale
• Title（参考訳）: 大規模軌道異常検出のためのマルチティアラベリングと物理インフォームドラーニング
• Authors: Yong Fu,
• Abstract要約: 本稿では,多層ラベリングカスケードについて述べる。 60年にわたるTLE (232M Two-Line Element) レコードに適用すると、カスケードは長さ50(430Mのタイムステップ)の8.6Mのラベル付きシーケンスを11以上の特徴で生成する。 重なり合う衛星では、IMM-UKFはルール_v1単独よりも42.6倍多くの異常を表面化している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Detecting orbital anomalies, such as maneuvers, atmospheric decay, and attitude upsets, across the rapidly growing population of low-Earth-orbit (LEO) satellites is a prerequisite for collision avoidance, decay forecasting, and conjunction screening. The bottleneck is not modeling capacity but labels: there is no public ground-truth corpus of orbital anomalies, manual review does not scale to approximately 10^4 active satellites, and pure rule-based detectors trade recall for precision so aggressively that they are blind to most behavioral anomalies. We present a multi-tier labeling cascade that composes three weak supervision sources of increasing fidelity: a fast physics rule set (rule_v1), an Interacting Multiple Model Unscented Kalman Filter (IMM-UKF) bank, and a supplemental-element calibration step (supGP), to produce labels at a scale unavailable from any single source. Applied to 232M Two-Line Element (TLE) records spanning 60 years, the cascade yields 8.6M labeled sequences of length 50 (430M timesteps) over 11 features that include explicit time encoding and full mean-element state. On overlapping satellites, IMM-UKF surfaces 42.6x more anomalies than rule_v1 alone. We train a 6.5M-parameter Transformer in two stages, achieving a maneuver recall of 55.4% and decay recall of 62.8% on a held-out test set. An ablation on the time-delta feature alone yields a 107% relative improvement in decay recall. We frame the resulting model as a high-recall triage classifier whose role is to surface candidate events for downstream filtering, not to issue final attributions, and discuss the path toward a Neural-ODE-based orbital world model.
• Abstract（参考訳）: 低地球軌道(LEO)衛星の人口が急速に増加する中で、機動、大気崩壊、姿勢乱れなどの軌道異常を検出することは、衝突回避、崩壊予測、共同スクリーニングの前提条件である。 このボトルネックはモデリング能力ではなくラベルであり、軌道異常の公的な真実のコーパスはなく、手動によるレビューはおよそ10^4のアクティブな衛星にスケールしない。 高速物理ルールセット(rule_v1)、インターアクタリング・マルチモデル・アンセント・カルマンフィルタ(IMM-UKF)バンク(IMM-UKF)、補助要素校正ステップ(supGP)の3つの弱い監督源を構成する多層ラベリングカスケードを、任意のソースから利用できないスケールでラベルを生成する。 60年にわたるTLE (232M Two-Line Element) レコードに適用されたカスケードは、明示的な時間エンコーディングと完全な平均要素状態を含む11の特徴に対して、長さ50(430万のタイムステップ)のラベル付きシーケンス8.6Mを出力する。 重なり合う衛星では、IMM-UKFはルール_v1単独よりも42.6倍多くの異常を表面化している。 我々は6.5Mパラメータ変圧器を2段階で訓練し、55.4%の操縦リコールと62.8%の減衰リコールをホールドアウトテストセットで達成した。 時間差のみのアブレーションは、崩壊リコールにおいて107%の相対的な改善をもたらす。 結果から得られたモデルを,下流フィルタリングの候補イベントを抽出し,最終的な属性を提示しないハイリコールトリアージ分類器として構成し,ニューラル・ODEに基づくオービタル・ワールド・モデルへの道筋を議論する。

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