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

Future Internet, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/fi18040216
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.