Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-09-27T15:26:54Z No. of bitstreams: 2 Alexandre_Rodel_Almeida.pdf: 4116056 bytes, checksum: 5bc4c8bbde7317bac5b10754faa7b9bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-10-02T14:44:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Alexandre_Rodel_Almeida.pdf: 4116056 bytes, checksum: 5bc4c8bbde7317bac5b10754faa7b9bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-02T14:44:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Alexandre_Rodel_Almeida.pdf: 4116056 bytes, checksum: 5bc4c8bbde7317bac5b10754faa7b9bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In the present work a statistical study involving medium and high intensity solar flares occurred between 2011 and 2015, in the diurnal period, in the Brazilian territory is presented. This statistic provides important information about the flares associated with rare events called "magnetic crochets", which are variations in the horizontal component of the surfacial geomagnetic field associated with the electromagnetic radiation of the Sun. For a better understanding of these phenomena and for the characterization of the behavior of the ionosphere during the "magnetic crochets", some examples are shown in which ionospheric, solar and geomagnetic parameters are compared. This type of analysis is infrequent nowadays and the literature does not present studies with such characteristics in the region of South America involving ionospheric soundings. The results show a good correlation between more intense X-ray and H-alpha explosions originating in active regions with more complex magnetic structures near the central meridian on the solar disk, which occurred around 15:00 UT (~ 12:00 local time Time), with a considerable number of "crochets". The results also show variations in the horizontal component of the atipically high surfacial geomagnetic field at stations around 22 ° south latitude, while in other regions of the globe the variations in this latitude range are smaller than in the equatorial regions, suggesting anomaly's influence in this region of South America. Results of the analysis related to the low ionosphere showed a good correlation between the more impulsive and intense events in the X-ray range of 0.4 to 1 Angstrom, with modification in the height of reflection of the signal in (VLF) and conductivity change at the ionosphere's base, which may suggest a characteristic of flares associated with magnetic crochets. / No presente trabalho é apresentado um estudo estatístico envolvendo flares solares de média e alta intensidade ocorridos entre 2011 e 2015, no período diurno, no território brasileiro. Essa estatística fornece informações importantes a respeito dos flares associados a eventos raros denominados “magnetic crochets”, que são variações na componente horizontal do campo geomagnético superficial associadas a radiação eletromagnética do Sol. Para melhor entendimento desses fenômenos e para a caracterização do comportamento da ionosfera durante os “magnetic crochets”, são mostrados alguns exemplos nos quais são comparados parâmetros ionosféricos, solares e geomagnéticos. Esse tipo de análise é pouco frequente atualmente e a literatura não apresenta estudos com tais características na região da América do Sul envolvendo sondagem ionosférica. Os resultados apresentados mostram boa correlação entre explosões mais intensas em raios-X e H-alfa originadas em regiões ativas com estruturas magnéticas mais complexas das proximidades do meridiano central no disco solar, ocorridas em torno das 15:00 UT (~12:00 Local Time), com um número considerável de “crochets”. Os resultados também mostram variações na componente horizontal do campo geomagnético superficial atipicamente alta em estações em torno de 22º de latitude Sul, enquanto que em outras regiões do globo as variações nessa faixa de latitude são menores do que nas regiões equatoriais, sugerindo influência da região da anomalia magnética presente nessa região da América do Sul. Resultados da análise relacionada à baixa ionosfera mostraram boa correlação entre os eventos mais impulsivos e intensos na faixa dos raios-X de 0,4 a 1 Angstrom, com modificação na altura de reflexão do sinal em frequências rádio muito baixas (VLF) e modificação da condutividade na base da ionosfera, o que pode sugerir uma característica de flares associados aos “magnetic crochets”.

Orientador: Rege R. Scarabucci / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-07-20T00:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RuiFragassi_M.pdf: 2230923 bytes, checksum: 224bf71d355999bfe0f808fe78227e62 (MD5) Previous issue date: 1972 / Resumo: Faz-se um estudo da intensidade do campo magnético de uma onda de VLF (17,8 KHz) proveniente da estação NAA localizada em Cutler (USA). Para isso utiliza-se um modêlo de ionosfera constituida sómente de eletrons e apresentando uma variação latitudinal da densidade eletrônica. A ausência de ions no modêlo utilizado não acarreta modificações apreciáveis nas conclusões obtidas devido à frequência da onda em estudo. A onda proveniente do transmissor percorre três regiões distintas. Na primeira região, entre transmissor e ponto de penetração na baixa ionosfera, pode-se dividir o problema em duas partes; se a distância entre transmissor e ponto de penetraçao for maior que 1000 Km, calcula-se a atenuação total sofrida pela onda ao percorrer o guia de onda formado pela superfície terrestre e a borda inferior da baixa ionosfera; se a distância considerada for menor que 1000 Km, pode-se determinar a intensidade do campo magnético da onda admitindo atenuação nula no guia e utilizando-se considerações geométricas ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed. / Mestrado / Eletronica e Comunicações / Mestre em Engenharia Elétrica

Alrededor de 30 años atrás, algunos estudios de tendencias a largo plazo basados en modelos numéricos, postularon que debido al aumento de la concentración de ciertos gases de efecto invernadero, se produciría un enfriamiento y encogimiento de la región F de la ionósfera (Roble, 1989). A pesar de múltiples intentos de corroborar estas predicciones, hasta ahora no hay evidencia suficiente apoyando esta conjetura. La razón para esto no es la falta de mediciones ni la estimación de tendencias, que es relativamente sencilla de efectuar, sino, la determinación correcta de las incertidumbres estadísticas en éste análisis. Para verificar esta predicción, se ha realizado un estudio de la altura de la densidad máxima de la región F utilizando los datos producidos por la ionosonda del Radio Observatorio de Jicamarca. Las mediciones se extienden desde 1993 hasta 2012. En este trabajo, primero se discutirá el criterio utilizado para armar las series de tiempo a partir de los datos obtenidos, para luego presentar el procedimiento aplicado para determinar la tendencia en el región F, que es similar al usado por Ulich (1997). Además se discutirá la precisión de este estimado, siguiendo la técnica propuesta por Weatherhead (1998), que considera posibles correlaciones en la serie de tiempo.

An ionogram is a graph that shows the distance that a vertically transmitted wave, of a given frequency, travels before returning to the earth. The ionogram is shaped by making a trace of this distance, which is called virtual height, against the frequency of the transmitted wave. Along with the echoes of the ionosphere, ionograms usually contain a large amount of noise of different nature, that must be removed in order to extract useful information. In the present work, we propose to use a convolutional neural network model to improve the quality of the information obtained from digital ionograms, compared to that using image processing and machine learning techniques, in the generation of electronic density profiles. A data set of more than 900,000 ionograms from 5 ionospheric observation stations is available to use. / Trabajo de investigación

O objetivo do trabalho é analisar o comportamento do Conteúdo Eletrônico Total (TEC) de uma forma global (macro) e através deste estudo, ter-se um melhor conhecimento da ionosfera para um futuro estudo de modelagem do conteúdo eletrônico de forma global e regional (América do Sul), que poderá ser usado em receptores GPS diminuindo assim o erro de atraso devido à ionosfera para aplicações que exijam alta acurácia. Para isso aplicativos foram desenvolvidos para o estudo da ionosfera através do TEC, possibilitando o conhecimento de seu comportamento durante quase cinco anos de dados (desde 1999). Os programas utilizam dados no formato IONEX ("Ionospheric Exchange") e no formato RINEX ("Receiver Independent Exchange"). Foi analisado o comportamento global da ionosfera e puderam-se visualizar as variações diárias, mensais e anuais do Conteúdo Eletrônico Total na Vertical (VTEC), permitindo também analisar o efeito do índice KP na região da Anomalia Equatorial (AE). Foram identificados os dias com maior atividade geomagnética (KP > 6). O modelo Klobuchar empregado nos receptores de uso civil foi simulado e pôde-se observar a quantidade do erro corrigido pelo modelo e a variação anual de forma global, permitindo-se assim comparar com os mapas do VTEC e identificar a quantidade aproximada de erro que deveria ser corrigida. Foram desenvolvidos aplicativos para o cálculo do VTEC usando dados no formato RINEX e pôde-se analisar a variação para algumas das estações do IBGE. Os mapas do VTEC foram utilizados para observar os efeitos causados no comportamento do VTEC poucos dias após a ocorrência de explosões solares ou tempestades magnéticas (29/10/03).

Um estudo comparativo e realizado entre perfis de densidade eletronica em baixas latitudes pelo Modelo Ionosferico de ReferenciaInternacional (IRI) e medidas ionosfericas obtidas numa estacao equatorial magnetica localizada em Fortaleza (4 graus S; 38 graus O;latitude magnetica 2 graus S), no Brasil. O comportamento da distribuicao vertical da densidade eletronica ionosferica em baixas latitudes e analisado em detalhe utilizando medidas obtidas por uma ionossonda. A analise conduzida aqui cobre periodos de alta atividade solar (1979/1980) e de baixa atividade solar (1986), considerando dados obtidos em condicoes magneticamente calmas representativos das estacoes de verao, inverno e equinocios. Algumas discrepancias foram encontradas entre os perfis observados e os perfis ionosfericos preditos pelo modelo IRI. O modelo subestima a densidade eletronica na regiao-F no periodo da tarde. Esta diferenca surge principalmente devido a grande importancia da deriva vertical eletromagnetica ExB do plasma ionosferico em baixas latitudes, a qual apresenta um pico na velocidade vertical para cimaimediatamente antes da sua inversao, em torno do entardecer, a qual afeta consideravelmente o comportamento do plasma ionosferico em baixas latitudes. O controle dinamico exercido pela deriva vertical eletromagnetica do plasma e pelos ventos neutros termosfericos sobreo plasma ionosferico em baixas latitudes e fortemente dependente do angulo de declinacao magnetica em uma dada longitude. Estas importantes variacoes latitudinais e longitudinais devem ser consideradas para a melhoria das previsoes do modelo IRI em baixas latitudes.

Dentre as técnicas de posicionamento utilizando os sistemas de navegação por satélite globais (GNSS - Global Navigation Satellite Systems), merece destaque a que utiliza dados de uma rede de estações GNSS para gerar estações de referência virtuais. Desde que as estações da rede não estejam separadas por mais de 100 km e o receptor do usuário esteja dentro da região interna à rede de referência, esta técnica de posicionamento pode proporcionar posicionamento com precisão melhor que 10 cm a usuários de receptores de uma frequência. No entanto, o posicionamento em tempo-real pode ser inviabilizado caso ocorra problema de comunicação com as estações da rede de referência. Tendo em vista a relação do conteúdo total de elétrons (TEC - Total Electron Content) com o atraso ionosférico de primeira ordem, esta pesquisa apresenta uma forma de se prever 72 horas do TEC na direção vertical (VTEC - Vertical Total Electron Content) regionalmente com a arquitetura de redes neurais artificiais (RNA) denominada perceptrons de múltiplas camadas (MLP MultiLayer Perceptrons). A metodologia de previsão do VTEC proposta foi empregada na geração de estações de referência virtuais, onde arquivos de previsão do atraso troposférico zenital, produzidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), foram utilizados para considerar o atraso provocado pela atmosfera neutra e as efemérides preditas pelo serviço internacional do GNSS (IGS - International GNSS Service) foram empregadas para calcular a posição dos satélites. As RNA foram treinadas e avaliadas com dados de VTEC extraídos dos mapas da ionosfera globais (GIM - Global Ionospheric Map) produzidos pelo IGS e dos arquivos produzidos com o software Mod_Ion, ambos no formato IONEX (IONosphere Map EXchange), mostrando que o VTEC pode ser previsto por 72 horas com diferença média quadrática (RMS Root Mean Square) que varia de 1,2 unidades de TEC (TECU - TEC Units) a 12,5 TECU, em baixa e alta atividade solar, respectivamente. Dezoito linhas de base, localizadas no oeste do Estado de São Paulo, foram calculadas utilizando estações de referência virtuais e estações de referência reais, verificando-se que o posicionamento relativo tridimensional empregando a metodologia proposta apresentou RMS de aproximadamente 46 cm. Quando avaliada no posicionamento absoluto preciso (PPP Precise Point Positioning), o RMS relacionado com o posicionamento tridimensional foi de 26 cm. / The positioning technique that uses data from a network of GNSS reference stations to generate virtual reference stations should be detached among the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) positioning techniques. Since the inter reference station distances are up to 100 km and the user receiver is within the internal region of the network, this technique can provide single frequency receiver users positioning with better accuracy than 10 cm. However, real-time positioning can be impracticable if communication breakdown involving such reference stations occurs. Given the relation between the Total Electron Content (TEC) and the first-order ionospheric delay, this research presents a way to predict 72 hours of vertical TEC (VTEC) regionally using the Artificial Neural Networks (ANN) architecture called MultiLayer Perceptorns (MLP). The proposed VTEC prediction methodology was employed in the generation of virtual reference stations, where files of prediction of zenithal tropospheric delay, produced by the National Institute For Space Research (INPE Instituto de Pesquisas Espaciais), were used to take the neutral atmospheric delay into account and the precise ephemeris predicted by the GNSS International Service (GNSS) were employed to compute satellites positioning. ANN were trained and assessed using VTEC data from the Global Ionospheric Maps (GIM) produced by IGS and the files produced by Mod_Ion software, both in IONEX (IONosphere Map EXchange) format, showed VTEC can be predicted for 72 hours with Root Mean Square difference (RMS) of about 1.2 TEC units (TECU) and 12.5 TECU, respectively, in low solar activity and high solar activity. Eighteen baselines, in the west region of Sao Paulo State, were computed using virtual reference stations and real reference stations, verifying that the three-dimensional relative positioning using the proposed methodology showed RMS of 46 cm. When assessed by precise point positioning (PPP), the three-dimensional RMS positioning was of 26 cm.

La tesi proposa una sèrie d'algoritmes destinats a obtenir informació del contingut d'electrons lliures presents a la ionosfera. El tipus de dades que s'utilitzaran seran bàsicament les corresponents a receptors de dades del sistema de posicionament global GPS. En aquest context, la tesi proposa dos aproximacions al problema:1. L'ús de dades de receptors de terra GPS combinades amb dades de ionosondes (que permeten obtenir perfils verticals del contingut d'electrons lliures de la ionosfera). Els receptors GPS donen una mesura del contingut total d'electrons en la línia de visió (i.e. integral de la densitat electrònica a través de la línia de visió o Contingut Total Electrònic Oblicu). Ara bé, el problema de les dades GPS de receptors de terra radica en el fet que són observacions bàsicament verticals i això provoca correlacions entre cel·les situades a la mateixa vertical, per tant no es possible descomposar aquesta integral de la densitat electrònica en les distintes parts que la formen. Per tant és necessari introduir un tipus de data addicional que pugui ajudar a desfer aquestes correlacions. Diversos autors proposen l'ús de models físics o dades complementaries a les dades de receptors GPS de terra, per exemple amb dades de receptors GPS embarcats en satèl·lits d'òrbita baixa (Low Earth Orbiters o LEO), associades a línies de visió horitzontal. En aquest treball es proposa l'ús de perfils verticals de densitat electrònica obtinguts a partir de dades de ionosonda. Els resultats obtinguts en aquest treball mostren que és possible expandir en longitud/latitud la resolució vertical que ofereixen els perfils verticals obtinguts a partir de ionosondes, amb discrepàncies similars a altres tècniques de sondeig ionosfèric.2. Nova implementació de l'algoritme d'inversió d'Abel. La inversió d'Abel és una eina que permet obtenir perfils verticals de densitat electrònica a partir de dades GPS de receptors embarcats en LEOs. Per que sigui aplicable, aquesta tècnica pressuposa dues hipòtesis. La primera és que la densitat electrònica depèn només de l'altura (hipòtesis de simetria esfèrica), el qual implica una clara limitació, especialment en zones on la variabilitat horitzontal de la densitat electrònica és alta (per exemple en zones properes a l'anomalia equatorial o durant tempestes ionosfèriques). La segona és assumir que el contingut electrònic per sobre del LEO és negligible, el qual és menys cert a mesura que el LEO té una òrbita més baixa (com és el cas del satèl·lit CHAMP, el qual té una òrbita propera al màxim d'electrons lliures de la ionosfera). L'algoritme proposat en aquesta tesi proposa un apropament que permet la superació de la hipòtesi de simetria esfèrica mitjançant l'ús de dades ionosfèriques que descriuen la variabilitat horitzontal de la densitat electrònica. Per tal de tenir en compte el contingut electrònic per sobre del LEO, s'introdueix una variable extra a l'algoritme, permetent així la seva estimació. Per validar la tècnica, s'han processat distints conjunts de dades corresponents a distints LEOs i èpoques. Les comparacions amb ionosondes confirmen una millora superior al 30% respecte a la clàssica aproximació que assumeix simetria esfèrica.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-09Bitstream added on 2014-06-13T20:50:26Z : No. of bitstreams: 1 dalpoz_wr_me_prud.pdf: 2438411 bytes, checksum: 8c56dfb5193a59fce51aa2a4633b24a1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Assim como no posicionamento por ponto, os resultados obtidos no posicionamento relativo a partir de receptores de uma freqüência são afetados pelo efeito sistemático da ionosfera, que atualmente é uma das maiores fontes de erro no posicionamento com GPS. O problema principal no posicionamento relativo é devido ao gradiente espacial do conteúdo total de elétrons (TEC) presente na ionosfera, enquanto que no posicionamento por ponto o principal problema é a magnitude do TEC. Assim, no posicionamento relativo fica mais complicado de se analisar o efeito da ionosfera nos resultados obtidos, principalmente na região equatorial, onde várias irregularidades e anomalias ocorrem. Este projeto analisa o efeito da ionosfera no posicionamento relativo estático na região equatorial, em diversas condições ionosféricas, a partir de uma abordagem teórica e prática. Foram processados dados somente da portadora L1 com a dupla diferença da fase e do código. A análise dos resultados foi realizada a partir das discrepâncias das coordenadas consideradas verdadeiras com as obtidas no processamento das linhas de base. Três experimentos foram realizados, no qual foi possível analisar a influência da ionosfera no posicionamento relativo a partir de vários aspectos. De uma forma geral, verificou-se na prática a complexidade de definir se determinada linha de base é curta ou média, devido ao gradiente espacial do TEC. Também foram verificados efeitos da cintilação ionosférica e de uma tempestade geomagnética nos resultados obtidos. / The obtained results in the relative positioning, as well as in the point positioning, are affected by the ionosphere systematic effects, which is one of major error sources in the GPS positioning. The main problem in the relative positioning is due to the Total Electron Content (TEC) variation of the ionosphere, while in the point positioning the main problem is the magnitude of the TEC. Thus, the effects of the ionosphere in the relative positioning are more difficult to analyze, mainly in the equatorial region, where several irregularities and anomalies occur. This research analyzes the ionosphere effect in the relative positioning in the equatorial region considering several ionosphere conditions, both from theoretical and practical standpoints. Only L1 carrier data have been processed using L1 phase and C/A-code doubledifferences. The analyze of the obtained results have been carried out from the discrepancies between the true coordinates and corresponding ones obtained in the processing of the baselines. Three experiments have been accomplished, in which it was possible to analyze the ionosphere influence in the relative positioning considering several aspects. In general, due to TEC variations, it has been verified, in practice, the complexity of defining whether a given baseline length is short or medium. It has been also verified in the results the effects of the ionospheric scintillation and of a geomagnetic storm.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-27Bitstream added on 2015-03-03T12:06:57Z : No. of bitstreams: 1 000807064.pdf: 1315518 bytes, checksum: a9d0bfb3006b4cedb3d545508e96efc4 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O estudo da cintilação ionosférica, causada por flutuações na amplitude e na fase de um sinal eletromagnético quando este passa por irregularidades na densidade de elétrons da ionosfera, tem assumido um papel muito importante na pesquisa ionosférica e também no posicionamento por satélite. Isso se deve à crescente influência do GNSS na navegação e no sensoriamento remoto e também pelo fato da cintilação degradar severamente o desempenho desses sistemas. Ainda existem muitas lacunas a serem preenchidas para que possa ser proposto algum método efetivo para correção dos efeitos causados nos sinais GNSS ou mesmo previsão da cintilação, principalmente para a região equatorial, em que está situado o Brasil. Portanto, nessa dissertação objetiva-se investigar a cintilação sob uma perspectiva multiescala, abordando para tanto, a análise multirresolução a partir de wavelets não decimadas. Como consequência, os resultados desta investigação das séries temporais obtidas dos índices S4 de cintilação mostram a presença de um padrão que se repete na série em dias consecutivos em que há presença de dados. Tal comportamento periódico, que apresenta formato de U mostra estar relacionado com o efeito do multicaminho e pode influenciar na análise do índice S4 de cintilação ionosférica, fazendo-se necessário eliminá-lo. Através da decomposição em multiescala do período com baixos índices de cintilação é possível estimar o efeito do multicaminho, cuja repetibilidade é evidenciada nas escalas mais suaves. Uma vez estimado, esse efeito pode ser removido da série dos índices S4 no período de forte cintilação... / The study of the ionospheric scintillation, which is caused by fluctuations in the amplitude and phase of an electromagnetic signal when it passes through irregularities in the density of electrons in the ionosphere, has become very important in ionospheric research and also in satellite positioning. This is due to the increasing influence of GNSS navigation and remote sensing, and also because the scintillation severely degrade the performance of these systems. There are still many gaps to be fulfilled before the propositon of some effective method for correcting of the effects of the scintillation on GNSS signals or even its prediction, especially for equatorial region, which includes Brazil. This dissertation aims to investigate the ionospheric scintillation under a multiscale aspects using a multiresolution analysis from non-decimated wavelets. The investigation of the time series obtained of the S4 scintillation index showed the presence of a pattern that is repeated in the series on consecutive days in which there are data. This periodic behavior, which has U format and can be related to the effect of the multipath, influences the analysis of S4 ionospheric scintillation index, and should be eliminated. Through multiscale decomposition of the period with low scintillation index it is possible to estimate the multipath effect, which is evident in the smoother scales. Once identified and estimated, this effect can be removed from the S4 index series in the strong scintillation period...