論文の概要: EnviKal-Loc: Sub-10m Indoor LoRaWAN Localization using an Environmental-Aware Path Loss and Adaptive RSSI Smoothing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.01185v1
- Date: Fri, 02 May 2025 11:00:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-05 17:21:20.000964
- Title: EnviKal-Loc: Sub-10m Indoor LoRaWAN Localization using an Environmental-Aware Path Loss and Adaptive RSSI Smoothing
- Title(参考訳): EnviKal-Loc: Indoor LoRaWAN Localization using a Environmental-Aware Path Loss and Adaptive RSSI Smoothing
- Authors: Nahshon Mokua Obiri, Kristof Van Laerhoven,
- Abstract要約: 本稿では,LoRaWANのローカライゼーションにおいて,10m未満の精度を実現するための軽量だがロバストな手法を提案する。
我々の手法は、重要なLoRaWANパラメータを持つ従来のモデルを拡張します。
適応カルマンフィルタはRSSI変動を低減し、一時的なノイズから永続的なトレンドを分離する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.8093214146903875
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: LoRaWAN technology's extensive coverage positions it as a strong contender for large-scale IoT deployments. However, achieving sub-10 m accuracy in indoor localization remains challenging due to complex environmental conditions, multipath fading, and transient obstructions. This paper proposes a lightweight but robust approach combining adaptive filtering with an extended log-distance, multi-wall path loss and shadowing (PLS) model. Our methodology augments conventional models with critical LoRaWAN parameters (received signal strength indicator (RSSI), frequency, and signal-to-noise ratio (SNR)) and dynamic environmental indicators (temperature, humidity, carbon dioxide, particulate matter, and barometric pressure). An adaptive Kalman filter reduces RSSI fluctuations, isolating persistent trends from momentary noise. Using a six-month dataset of 1,328,334 field measurements, we evaluate three models: the baseline COST 231 multi-wall model (MWM), the baseline model augmented with environmental parameters (MWM-EP), and a forward-only adaptive Kalman-filtered RSSI version of the latter (MWM-EP-KF). Results confirm that the MWM-EP-KF achieves a mean absolute error (MAE) of 5.81 m, outperforming both the MWM-EP (10.56 m) and the baseline MWM framework (17.98 m). Environmental augmentation reduces systematic errors by 41.22%, while Kalman filtering significantly enhances robustness under high RSSI volatility by 42.63%, on average across all devices. These findings present an interpretable, efficient solution for precise indoor LoRaWAN localization in dynamically changing environments.
- Abstract(参考訳): LoRaWANテクノロジの広範なカバレッジは、大規模なIoTデプロイメントの強力な競合相手として位置付けている。
しかし, 複雑な環境条件, マルチパスフェーディング, 過渡的障害などにより, 室内局地化において10m未満の精度を達成することは依然として困難である。
本稿では,適応フィルタと拡張対数距離,マルチウォールパス損失,シャドーイング(PLS)モデルを組み合わせた軽量だが堅牢な手法を提案する。
本手法は, 臨界LoRaWANパラメータ(受信信号強度指標(RSSI), 周波数, 信号-雑音比(SNR))および動的環境指標(温度, 湿度, 二酸化炭素, 粒子状物質, 気圧)を用いた従来のモデルを拡張した。
適応カルマンフィルタはRSSI変動を低減し、一時的なノイズから永続的なトレンドを分離する。
1,328,334フィールドの6ヶ月のデータセットを用いて,ベースラインCOST 231マルチウォールモデル (MWM) ,環境パラメータを付加したベースラインモデル (MWM-EP) ,および前向き適応型Kalman-filtered RSSIバージョン (MWM-EP-KF) の3つのモデルを評価する。
その結果、MWM-EP-KFは平均絶対誤差(MAE)が5.81mであり、MWM-EP(10.56m)とベースラインのMWMフレームワーク(17.98m)の両方を上回ることが確認された。
環境改善は、系統的なエラーを41.22%削減し、カルマンフィルターは、すべてのデバイスで平均42.63%の高RSSIボラティリティの下で、ロバスト性を大幅に向上させる。
これらの知見は, 動的に変化する環境において, 正確な屋内ロラワN局在化のための解釈可能かつ効率的な解であることを示す。
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