5 - On the use of higher-order statistical tests in the analysis of time series associated with space data

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URI: http://hdl.handle.net/2042/2168
Title: 5 - On the use of higher-order statistical tests in the analysis of time series associated with space data
Author: MASSON (A.); SHISHKOV (B. B.); LEFEUVRE (F.)
Abstract: Des tests d'hypothèses basés sur des statistiques d'ordre supérieur sont revus dans le contexte particulier de l'identification de processus non-linéaires dans les plasmas spatiaux. Les séries temporelles étudiées sont associées à la mesure de composantes du champ électrique et/ou magnétique d'ondes ou de turbulences, et/ou de données particules. Les principes de base des statistiques d'ordre supérieur sont brièvement rappelés. Une procédure générale et unifiée est suggérée afin de construire des tests statistiques permettant: (1) de détecter des signaux non-gaussiens ou transitoires au sein d'un bruit gaussien (ou non-gaussien), (2) de tester si une série temporelle est associée ou non à un processus stochastique issu d'un processus non-linéaire, (3) d'étudier des interactions non-linéaires à plusieurs ondes par l'utilisation de la fonction de cohérence d'ordre k. La théorie asymptotique des estimés des spectres d'ordre k est mise en oeuvre dans le cas discret. L'efficacité des algorithmes de détection est démontrée par le biais de simulations numériques. Des exemples d'applications à des données satellites sont présentés.
Description: Tests of hypotheses based on Higher Order Statistics (HOS) are reviewed in the particular context of the identification of nonlinear processes in space plasma. The time series under study are associated with the measurements of electric or/and magnetic field components, or/and counting rates of particles. The basic principles of HOS techniques are reviewed. A general and unified procedure is suggested in order to construct statistical tests: (1) for detecting a non-gaussian or transient signal in a gaussian (or non-gaussian) noise, (2) testing a stochastic time series for non-gaussianity (including non-linearity), (3) studying non-linear wave interactions by using the kth-order coherency function. Asymptotic theory of estimates of the kthorder spectra is implemented in a digital signal processing framework. The effectiveness of the signal detection algorithms is demonstrated through computer simulations. Examples of application on the analysis of satellite data are given.
Subject: Traitement signal; Analyse donnée; Série temporelle; Test hypothèse; Méthode statistique; Processus non linéaire; Identification système; Détection signal; Analyse spectrale
Publisher: GRETSI, Saint Martin d'Hères, France
Date: 2001

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