A Physically Aware Residual Learning Framework for Outdoor Localization in LoRaWAN Networks

Future Internet, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/fi18040216
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

The rapid growth of large-scale Internet of Things (IoT) deployments in urban environments requires accurate and energy-efficient localization methods for low-power wireless devices. In long-range wide-area networks (LoRaWAN), traditional GPS-based positioning is often impractical due to energy consumption constraints and signal propagation challenges in urban areas. This study proposes a hybrid localization system that integrates weighted centroid localization (WCL) with a machine learning (ML) regression model to improve outdoor positioning accuracy. The proposed approach first estimates approximate transmitter coordinates using a physically grounded WCL method based on received signal strength indicator (RSSI) measurements. These initial estimates are subsequently refined by ML models trained to learn nonlinear residual corrections. In addition to random partitioning, a spatial data splitting strategy is proposed and evaluated using a publicly available LoRaWAN dataset. The experimental results demonstrate that the hybrid WCL framework combined with a multilayer perceptron (MLP) significantly outperforms other ML models. The proposed method achieves a mean localization error of 160.47 m and a median error of 73.78 m. Compared to the baseline model, the integration of WCL reduces the mean localization error by approximately 29%, highlighting the effectiveness of incorporating physically interpretable priors into localization models.