Low power GPS tracker

Abstract

Basert p ̊a Nordic Semiconductors nRF9160 SiP ble det utviklet et utlegg som er i stand til ̊a h ̊andtere GPS kommunikasjon, full duplex skykommunikasjon med nRF Cloud der posisjon og annen data overføres. Med laveste senderate kunne vi estimere en bat- terilevetid p ̊a opp til 821 dager med et 10000mAh batteri. Den tenkte anvendelsen for produktet er ̊a spore sau p ̊a beitemarkene. I denne rapporten redegjør vi for prosessen rundt produksjon av b ̊ade hardware og software, samt resultat av strømm ̊alinger som er gjennomført for ̊a finne optimale løsninger for v ̊ar anvendelse. Teoridelen tar for seg relevant GPS/LTE teori, legger fram nøkkelbegreper for tr ̊adproggramering, hvordan gjøre batterilevetidsanalyse og antennetuning. Metodedelen g ̊ar i dybden om design- filosofi og hvordan realisere GPS modul p ̊a PCB. Den forklarer hvordan software er implementert p ̊a nRF9160SiP. Resultatdelen inkuderer m ̊aleresultater av strømtrekk fra forskjellige moduser som Cellet ̊arn plassering, GNSS og egen kode. Ferdig PCB og software blir ogs ̊a presenterit som resultater. Mot slutten drøftes hardware, software og stømanalysen mot det ferdige produktet. Konklusjonen konkluderer med et ferdig produkt som er en prototype av GPS-tracker med tilsvarende fungerende kode.

Based on Nordic Semiconductors nRF9160 SiP the group developet a PCB outlay with the capability of handling GPS communication, full duplex cloud comminication with nRF Cloud where postional data and other data is transfered. It was estimated that when the system was running the lowest transmission rate the battery life could sustain the system for 821 days using a 10000mAh battery. The intended use is for tracking sheep on pasture. In this report, we account for the process regarding pro- duction of both hardware and software, and resuts of current measurements done to find optimal solutions for our intention. The theory part deals with relevant GPS/LTE theory, presents key concepts for thread programming, how to do battery life analy- sis and antenna tuning. The method section goes into depth about design philosophy and how to realize GPS module on PCB. It explains how software is implemented on nRF9160SiP. The results section includes measurement results of current draws from different modes such as Cell Tower location, GNSS and own code. Finished PCBs and software are also presented as results. Towards the end, the hardware, software and noise analysis against the finished product are discussed. The conclusion concludes with a finished product that is a prototype of GPS tracker with similar working code.