[pt] Esta tese apresenta um estudo dos efeitos ionosféricos em um Sistema de Aumento Baseado no Solo (GBAS) em regiões equatorial e de baixas latitudes. A ionosfera afeta a propagação dos sinais de GPS e pode reduzir a precisão do posicionamento nas regiões equatorial e de baixas latitudes. Sistemas auxiliares foram desenvolvidos para atender aos requisitos de segurança da aviação. Nesse contexto, o GBAS fornece maior precisão para correções diferenciais. Para avaliar o desempenho de um GBAS, um modelo de simulação do sinal-no-espaço GPS L1 foi desenvolvido, considerando o retardo ionosférico baseado nas distribuições estatísticas dos resíduos de Conteúdo Eletrônico Total vertical obtido do modelo IRI e estimativas da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo, em combinação com representação para a cintilação ionosférica de amplitude, simulada com base em distribuições de probabilidade (Alfa) - (Mi), bem como a cintilação de fase, gerada de acordo com as relações empíricas entre os índices (s)4 and (Sigma)(Fi). O modelo de sinal do GPS L1 também considera erros de relógios e aleatórios, retardos troposféricos, ambigüidade de ciclo e efeitos de multipercurso, para uma descrição completa. Os resultados de sinal-no-espaço são injetados em um modelo de simulação da instalação terrestre do GBAS, implementado para detectar uma variedade de possíveis anomalias ou falhas no sinal-no-espaço e para gerar correções diferenciais baseadas em algoritmos de monitoramento. O GBAS gera correções e seu desempenho é avaliado para aproximações de aeronaves em diferentes condições ionosféricas nos aeroportos do Rio de Janeiro e Fortaleza, enfatizando a Categoria de aproximação I. Os erros horizontais e verticais são estimados usando correções de GBAS para avaliar a precisão. A integridade do GBAS também é analisada calculando os níveis de proteção horizontal e vertical. / [en] This research presents a study on ionospheric effects on a Ground Based Augmentation System (GBAS) in equatorial and low latitude regions. The ionosphere affects the propagation of GPS signals and can reduce the positioning accuracy in the equatorial and low-latitude regions. Auxiliary systems have been developed to meet the safety requirements of aviation. In this context, GBAS provide higher accuracy for differential corrections. To evaluate the performance of a GBAS, a simulation model of the GPS L1 signal-in-space has been developed, considering ionospheric delay based on statistical distributions of vertical Total Electron Content residuals obtained from IRI model and Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo estimates, in combination with amplitude ionospheric scintillation simulated based on (Alfa) - (Mi) probability distributions, as well as phase scintillation, generated according to empirical relationships between the indices (S)4 and (Sigma)(Fi). The GPS L1 signal model also considers clock and random errors, tropospheric delays, ambiguity, and multipath, for a complete description. The signal in space results are injected into a GBAS ground facility simulation model, implemented to detect a varied array of possible anomalies or failures in the signal in space and to generate differential corrections based on monitoring algorithms. The GBAS generates corrections and its performance is evaluated for aircraft approaches under different ionospheric conditions at the Rio de Janeiro and Fortaleza Airports, emphasizing Approach Category I. The horizontal and vertical errors are estimated using GBAS corrections to evaluate the accuracy. The GBAS integrity is also analyzed by computing the horizontal and vertical protection levels.

[pt] A ionosfera de baixas latitudes tem características que poderiam causar problemas à operação do GPS/SBAS. Entre elas se encontra a anomalia equatorial, cuja densidade eletrônica pode apresentar intensos gradientes horizontais (e, portanto, no índice de refração do meio). Estes gradientes podem ser intensos o suficiente para introduzir erros nas previsões resultantes do GPS/SBAS. Para avaliar este problema, foi desenvolvido um programa de simulação em computador que integra modelos para: (i) a previsão das posições dos satélites da constelação GPS; (ii) a evolução temporal e espacial da densidade eletrônica da ionosfera equatorial; e (iii) uma rede de estações de referência de posições fornecidas para analisar os efeitos da anomalia equatorial sobre os erros causados pela ionosfera nos sinais dos satélites GPS recebidos pelas estações. Em cada passo da simulação, diversos procedimentos são realizados. Estes procedimentos são repetidos um grande número de vezes e, ao final da simulação, estatísticas dos erros são apresentadas. Este programa de simulação em computador foi utilizado para analisar a influência do número de estações de referência, assim como de suas localizações, nos erros de posicionamento de aeronaves. / [en] The low-latitude ionosphere has some features that could cause problems even to the joint GPS/SBAS operation. Among them, one finds the equatorial anomaly, whose electronic density - and thus its refractive index - can present intense horizontal gradients. These gradients can be intense enough to induce errors in the predictions by the GPS/SBAS. To analyze this problem, a computer simulation program has been developed. This program integrates models for: (i) forecasting the satellite orbital positions of the GPS constellation; (ii) the temporal and spatial evolution of the electronic density of the low-latitude ionosphere; and (iii) a given network of reference stations to analyze the effects of the equatorial anomaly on the GPS satellite signals received by the stations and users. In each step of the simulation, several procedures are performed. These procedures are repeated several times and, at the end of the simulation, error statistics are presented. This computer simulation program has been used to analyze the influence of the equatorial anomaly and of the number and layout of reference stations upon the errors in aircraft positions provided by the GPS/SBAS.