EPS_dataset

该数据集包含BIRDS星座中四个不同1U立方体卫星的电力系统（EPS）在轨数据样本。EPS负责在阳光和日食期间为整个卫星提供不间断电源。这些卫星基于Kyutech为研究和教育设计的BIRDS开源标准化总线。数据集包含每个卫星的文件，包括自部署到轨道以来太阳能电池板和电池的数据，直至其寿命结束。该数据集对1U立方体卫星用户和卫星开发者有用，可作为不同操作场景下电力系统行为的参考，并根据轨道上可用的电力调整其任务。同时，该数据集还可帮助计算机科学研究人员构建和验证新的故障诊断和异常检测模型。

This dataset comprises on-orbit data samples of the Electrical Power System (EPS) from four distinct 1U CubeSats within the BIRDS constellation. The EPS is tasked with providing uninterrupted power supply to the entire satellite during both sunlight and eclipse periods. These satellites are based on the BIRDS open-standardized bus, designed by Kyutech for research and educational purposes. The dataset includes files for each satellite, encompassing data from solar panels and batteries from the time of deployment into orbit until the end of their operational life. This dataset is valuable for 1U CubeSat users and satellite developers, serving as a reference for the behavior of power systems under various operational scenarios and aiding in the adjustment of missions based on the power available in orbit. Additionally, it assists computer science researchers in constructing and validating new models for fault diagnosis and anomaly detection.

原始信息汇总

EPS_dataset 概述

数据集描述

• 创建者：Adolfo Jara, Pooja Lepcha
• 数据来源：BIRDS星座中的4个1U CubeSats的电气电力系统（EPS）
• 数据内容：电压（mV）、电流（mA）、温度（摄氏度）的电池和太阳能板数据
• 采集频率：正常操作下每90秒，快速采样模式下每10秒
• 数据文件：每个卫星一个文件，包含自部署至轨道直至寿命结束的数据
• 卫星列表：UGUISU, RAAVANA, NEPALISAT, TSURU
• 故障记录：UGUISU和RAAVANA卫星的太阳能板在轨道运行超过两年期间出现故障

数据采集技术细节

• 轨道参数：低地球轨道，倾角51.6度，高度400公里或以下
• 电流测量：LMP8640电流传感器
• 电压测量：AD7490模拟数字转换器（ADC）
• 温度测量：LMT84温度传感器（太阳能板），G10K3976热敏电阻（电池）

数据集用途

• 参考用途：供1U CubeSat用户和卫星开发者比较EPS在不同操作场景下的行为
• 研究用途：帮助计算机科学研究人员构建和验证故障诊断及异常检测的新模型

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

EPS_dataset的构建基于BIRDS团队开发的四颗1U CubeSat卫星在轨运行期间的电能系统（EPS）数据。这些卫星采用Kyutech设计的BIRDS开源标准化总线，旨在为研究和教育提供支持。数据采集通过卫星上的计算机进行，正常模式下每90秒采集一次，快速采样模式下每10秒采集一次。地面站操作员从卫星内存中下载数据，数据集包含每颗卫星从部署到寿命结束期间的太阳能电池板和电池的电压、电流和温度数据。

特点

EPS_dataset的特点在于其涵盖了四颗卫星在低地球轨道（高度400公里，倾角51.6度）运行期间的详细电能系统数据。数据集包含太阳能电池板和电池的电压（mV）、电流（mA）和温度（摄氏度）信息，数据采集频率高，能够反映不同运行场景下的电能系统行为。此外，部分卫星在运行期间出现了太阳能电池板故障，为故障诊断和异常检测提供了宝贵的研究素材。

使用方法

EPS_dataset的使用方法包括将其作为1U CubeSat电能系统设计的参考数据集，帮助开发者在不同运行场景下进行电能系统性能对比和任务规划。同时，该数据集可用于计算机科学研究，支持故障诊断和异常检测模型的构建与验证。用户可通过访问数据集文件，分析卫星在轨期间的电压、电流和温度变化，从而优化卫星设计或开发新的算法模型。

背景与挑战

背景概述

EPS_dataset是由BIRDS团队成员Adolfo Jara和Pooja Lepcha创建的一个用于卫星星座电力系统（EPS）测量的数据集。该数据集包含了来自BIRDS星座中四颗1U立方体卫星的在轨数据样本，这些卫星基于九州工业大学（Kyutech）为研究和教育设计的BIRDS开源标准化平台。BIRDS平台曾用于六颗卫星，这些卫星通过Antares火箭发射的Cygnus补给飞船送至国际空间站（ISS），并在ISS轨道上释放。数据集涵盖了卫星电池和太阳能板的电压、电流和温度数据，这些数据由卫星上的计算机每90秒或10秒采集一次，并通过地面站操作员下载。该数据集为1U立方体卫星的开发者提供了宝贵的参考，帮助他们比较不同操作场景下的电力系统行为，并为故障诊断和异常检测模型的构建与验证提供了数据支持。

当前挑战

EPS_dataset在构建和应用过程中面临多重挑战。首先，卫星在轨运行期间可能遭遇多种环境干扰，如辐射、温度波动等，这些因素可能导致数据采集的异常或中断，增加了数据清洗和预处理的复杂性。其次，由于卫星的电力系统在阳光和日食期间需持续供电，数据采集的频率和精度要求极高，这对传感器的性能和数据处理算法提出了严峻考验。此外，数据集中的部分卫星在运行过程中出现了太阳能板故障，这为故障诊断模型的开发提供了实际案例，但也增加了数据分析和模型验证的难度。最后，如何将数据集应用于不同卫星平台的电力系统优化，仍需要进一步的研究和验证。

常用场景

经典使用场景

EPS_dataset数据集在卫星电力系统（EPS）研究中扮演着关键角色，尤其是在1U CubeSat的设计与优化中。该数据集通过收集四颗BIRDS星座卫星在轨运行期间的电力数据，包括电压、电流和温度等参数，为研究人员提供了一个宝贵的参考框架。这些数据不仅帮助理解卫星在不同轨道条件下的电力表现，还为卫星电力系统的故障诊断和异常检测提供了基础。

衍生相关工作

基于EPS_dataset，研究人员开发了多种电力系统模型和故障诊断算法。例如，利用该数据集中的异常数据，研究者提出了基于机器学习的故障预测方法，显著提高了卫星电力系统的可靠性。此外，该数据集还推动了开源卫星平台BIRDS的进一步发展，为更多教育和小型卫星项目提供了技术支持。

数据集最近研究

最新研究方向

近年来，随着微纳卫星技术的快速发展，1U CubeSat在空间科学研究和教育领域的应用日益广泛。EPS_dataset作为一个专注于电气功率系统（EPS）测量的数据集，为研究卫星在轨运行期间的电力管理提供了宝贵的数据资源。该数据集不仅涵盖了电压、电流和温度等多维度数据，还记录了卫星在轨期间的实际运行状态，包括太阳能电池板和电池的性能变化。这些数据对于开发新的故障诊断和异常检测模型具有重要价值，特别是在处理卫星在极端环境下的电力系统故障时。此外，该数据集还为卫星设计者提供了参考，帮助他们优化电力系统设计，确保卫星在轨期间的稳定运行。随着更多卫星数据的积累和分析，EPS_dataset有望在未来的空间科学研究中发挥更大的作用，推动微纳卫星技术的进一步发展。