Multiscale Analysis of GPS Time Series from Non-decimated Wavelet to Investigate the Effects of Ionospheric Scintillation

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dc.contributor.authorBrassarote, G.o.n.
dc.contributor.authorSouza, E.m.
dc.contributor.authorMonico, J.f.g.
dc.contributor.institutionUniversidade do Estado de São Paulo
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual de Maringá Departamento de Estatística
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.date.accessioned2018-11-12T17:28:55Z
dc.date.available2018-11-12T17:28:55Z
dc.date.issued2015-08-01
dc.description.abstractDue to the numerous application possibilities, the theory of wavelets has been applied in several areas of research. The Discrete Wavelet Transform is the most known version. However, the downsampling required for its calculation makes it sensitive to the origin, what is not ideal for some applications, mainly in time series. On the other hand, the Non-Decimated Discrete Wavelet Transform is shift invariant, because it considers all the elements of the sample, by eliminating the downsampling and, consequently, represents a time series with the same number of coefficients at each scale. In the present paper, the objective is to present the theorical aspects of the a multiscale/multiresolution analysis of non-stationary time series from non-decimated wavelets in terms of its implementation using the same pyramidal algorithm of the decimated wavelet transform. An application with real time series of the effect of the ionospheric scintillation on GPS satellite signals is investigated. Results obtained in this investigation of the time series of the S4 scintillation index indicate the presence of a pattern that is repeated in the series on consecutive days. Through decomposition in multiscale by wavelets, this periodic daily effect could be identified in smoother scales of the wavelet periodogram, estimated and corrected from the original time series. Therefore, this paper presents an innovative methodology for the analysis of the effects of ionospheric scintillation on GPS signals, and take a first step toward separating the effect of scintillation in relations the other effects that may influence its analysis.en
dc.description.abstractDevido às inúmeras possibilidades de aplicação, a teoria de wavelets tem sido utilizada nas mais diversas áreas de pesquisa. A Transformada Wavelet Discreta é a versão mais conhecida. Porém, o processo de decimação necessário para seu cálculo, faz com que ela seja sensível à origem, o que para algumas aplicações não é o ideal, principalmente em séries temporais. Ao contrário, a Transformada Wavelet Discreta Não Decimada é invariante à translação, pois leva em consideração todos os elementos da amostra, de modo a representar uma série temporal com o mesmo número de coeficientes em cada escala, tendo o processo de decimação eliminado. Neste artigo pretende-se apresentar os aspectos teóricos da análise multiescala/multirresolução de séries temporais não estacionárias a partir de wavelets não decimadas utilizando, em termos de sua implementação, o mesmo algoritmo piramidal da transformada wavelet não decimada. Uma aplicação com a série temporal real do efeito da cintilação ionosférica sobre sinais de satélite GPS será investigada. Resultados desta investigação das séries obtidas dos índices S4 de cintilação indicam a presença de um padrão que se repete na série em dias consecutivos. Através da decomposição em multiescala por wavelets, esse efeito periódico diário pode ser identificado nas escalas mais suaves do periodograma wavelet, estimado e corrigido da série temporal original. Portanto, este artigo apresenta uma metodologia inovadora para a análise dos efeitos da cintilação ionosférica sobre sinais GPS, e dá um primeiro passo em direção a separar o efeito da cintilação de outros efeitos que podem influenciar sua análise.pt
dc.description.affiliationUniversidade do Estado de São Paulo
dc.description.affiliationUniversidade Estadual de Maringá Departamento de Estatística
dc.description.affiliationUniversidade Estadual Paulista Departamento de Cartografia
dc.description.affiliationUnespUniversidade Estadual Paulista Departamento de Cartografia
dc.format.extent119-130
dc.identifierhttp://dx.doi.org/10.5540/tema.2015.016.02.0119
dc.identifier.citationTEMA (São Carlos). Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional, v. 16, n. 2, p. 119-130, 2015.
dc.identifier.doi10.5540/tema.2015.016.02.0119
dc.identifier.fileS2179-84512015000200119.pdf
dc.identifier.issn2179-8451
dc.identifier.scieloS2179-84512015000200119
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11449/158229
dc.language.isoeng
dc.publisherSociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional
dc.relation.ispartofTEMA (São Carlos)
dc.rights.accessRightsAcesso aberto
dc.sourceSciELO
dc.subjectNon-decimated waveletsen
dc.subjectmaximum overlap discrete wavelet transformen
dc.subjectmultiescale analysisen
dc.subjecttime seriesen
dc.subjectionospheric scintillationen
dc.subjectGPSen
dc.subjectwavelets não-decimadaspt
dc.subjecttransformada wavelet não-decimadapt
dc.subjectanálise multiescalapt
dc.subjectséries temporaispt
dc.subjectcintilação ionosféricapt
dc.subjectGPSpt
dc.titleMultiscale Analysis of GPS Time Series from Non-decimated Wavelet to Investigate the Effects of Ionospheric Scintillationen
dc.typeArtigo

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