学文网摘要：分析了LBS用户终端的定位现状，提出了新的LBS定位方法。基于GPS伪距定位原理，研究了提高用户终端定位精度的关键技术，包括CORS系统为LBS用户终端提供伪距差分改正以及用户终端位置的解算。通过C语言程序对移动智能终端定位模块程序进行改进，实现了基于CORS系统差分的LBS系统，提高了LBS用户终端定位精度。
关键词：LBS；GPS；CORS；伪距差分
Abstract: Current situation of orientation of LBS user terminal, puts forward LBS new positioning method. Based on the principle of GPS pseudorange positioning, studied the key technology to improve the user terminal positioning accuracy, including the provision of pseudo-range differential correction and calculating the position of the user terminal CORS system for the LBS user terminal. To the mobile intelligent terminal positioning module process improvements through C language program, a LBS system based on CORS system, improve the LBS user terminal positioning accuracy.
Key words: LBS; GPS; CORS; pseudo distance difference
中***分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1 引言
LBS（Location Based Service）是通过电信移动运营商的无线电通讯网络或外部定位方式获取终端用户位置信息，在地理信息系统平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务，是集卫星导航定位、无线定位、无线通讯、计算机、互联网和地理信息系统技术于一身的高新技术。
2 基于CORS基站差分的LBS系统构建
基于CORS基站差分的LBS系统主要由用户智能终端、通信网络、卫星系统、CORS系统、LBS服务平台组成，如***1。
***1 系统基本结构***
当用户需要提供高精度定位服务时，用户终端向CORS系统发送请求信息。CORS系统得到用户请求后，将伪距差分改正数反馈给用户终端。用户终端根据伪距定位原理，通过差分改正，得到高精度的定位结果。根据用户请求和用户当前的高精度位置信息，LBS服务平台可以为用户提供更优质的服务。
3 定位原理
LBS用户终端一般为单频接收机，采用GPS伪距观测值进行定位。由于受大气延迟、卫星钟差和接收机钟差等影响，伪距定位精度较低。利用CORS系统计算伪距差分改正数，并发送给用户终端。用户终端利用伪距观测值及伪距差分改正数，根据星间单差定位原理，可以显著提高单频用户的定位精度。
3.1 GPS伪距定位
GPS定位方法主要包括伪距定位和载波相位测量两种方式。由于伪距定位速度快且对硬件的要求较低，容易实现。因此，在LBS智能用户终端中多采用单频伪距定位方式实现对用户的定位。但定位精度一般在10米左右。造成用户定位精度较低的主要因素有卫星钟差、对流层延迟和电离层延迟等。
伪距定位是由GPS接收机在某一时刻测出的四颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用距离交会的方法求LBS智能终端用户所在的三维坐标。
首先，根据卫星的三维坐标和当前用户的空间位置可列出单一的伪距方程：
（1）
式中，为当前用户编号；为用户至卫星j的伪距观测值；c为电磁波传播速度；为接收机钟差及其它硬件延迟；为卫星j的钟差及其它硬件延迟；和分别为当前用户在接收到GPS卫星信号时的对流层和电离层延迟。通常情况下，卫星钟差、对流层延迟和电离层延迟可以通过相应的误差模型进行改正，近似认为它们已经被消除掉了，得到简化后的伪距方程：
（2）
由于（2）式中包含用户位置和用户终端的钟差，因此，需要至少需要观测到4颗卫星才可以求解。由于卫星钟差、电离层延迟和对流层延迟变化复杂，模型改正后的残余影响仍然比较，伪距定位的精度较低。特别是LBS用户大多数定位服务都来自人口较为密集的城市区域，由于高楼等的遮挡，大多数用户的可见卫星数目不是很多，定位结果会更差。
3.2 伪距差分定位
考虑到LBS用户服务的实时性，以CORS系统实时计算伪距改正数为基础，利用伪距差分对LBS用户进行定位改正。伪距差分的基本原理为：根据CORS系统的精确已知坐标和观测到的各卫星的坐标，求出每颗卫星在LBS用户定位时刻到基准站的真实距离。再与其测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至LBS用户移动终端，在终端组成卫星单差观测方程，消除或大大削弱各种误差的影响，提高定位精度。为方便推导，以单连续运行参考站C为例。
根据式(2)得到C基准站关于卫星j的伪距观测方程为：
（3）
式中：为C基准站至卫星j的伪距；为基准站至卫星j的真实距离；为CORS系统接收机钟差。
根据基准站的精确已知位置和星历得到的卫星位置可以得到基准站至卫星的真实距离。则可由基准站得到伪距改正为：
（4）
令用户至卫星间的真实距离为。用户终端得到该伪距改正数后，将其加入到用户伪距观测值，可得到新的用户伪距方程：
（5）
由式(5)可以看出，经过差分后的伪距，可以完全消除卫星钟差的影响。当用户与基准站的距离不超过500km时，基准站观测方程中的对流层延迟和电离层延迟与用户终端的一致，无需建立误差模型，对流层延迟和电离层延迟即可被大大削弱。但此时不仅受用户接收机钟差的影响，还受到基准站接收机钟差的影响。为了进一步消除接收机钟差的影响，在用户终端对某一基准卫星求单差。根据式(5)，可以写出用户对卫星k经过差分改正的伪距观测方程：
(6)
以卫星k为基准卫星，将式(5)与式(6)相减，得到方程：
(7)
单差伪距观测方程(7)，消除了卫星钟差和接收机钟差，基本消除或大大削弱了对流层延迟、电离层延迟和卫星轨道误差等误差。则最终的观测方程可写为：
(8)
如果近似的知道用户终端的位置，则可以将用户真实位置与近似位置之间的偏移量用()来表示。用户近似位置至卫星j和卫星k的距离分别表示为：
(9)
(10)
因此，将（8）式线性化，并整理得到：
(11)
式(11)中，只有用户位置为未知数。解算过程中，一般给定初始位置为0，进行迭代求解。当观测卫星数目大于四颗时需要通过最小二乘进行求解。
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