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Position tracking for a bicycle | Thales IoT Developer Community

March 25, 2015 - 2:41am, 1780 views

In the course Mikrocontrollerlabor at the Technical University Berlin we wanted to build a tracking system for bicycles. In case of a theft a silent alarm goes off by sending a message to the bicycles owner. Furthermore the system should tell the exact position of the bike. To achive that GPS is used. Since SMS is still common, it will be used for the communication between the bicycle and its owner.

Additionally to an 8bit microcontroller a GPS- and a GSM-module are needed. Since there was not enough time in one semester to implement the circuit on a pcb, we searched for evaluation boards to build a prototype as a proof of concept. The Gemalto Cinterion Concept Board has everything we need, a GSM chip, an antenna and an UART port to wire it to the microcontroller. A suitable GPS modul we found in the arduino periphery.

To control the Cinterion Board the microcontroller sends AT commands through the UART interface. First it is checked if the board is switched on and booted with “ATI” and “AT+CPIN?”. Then it switched to textmode by “AT+CMGF=1” so it can send and receive text messages. SMS event reporting is configured with “AT+CNMI=1,1”.

Now, commands can be sent to the microcontroller by SMS, for example to switch on the theft notification. As soon as the GPS module detects a change in the position, a SMS is send with “AT+CMGS” to a telephone number stored on the microcontroller. The SMS also contains the current position in a Google Maps link which can be opened conveniently on a smart phone.

To ensure, that the tracking system has enough energy, the voltage of a hub dynamo is converted to VDC and stored in batteries. In this way the tracking can continue when the bike is not moved.

We want to thank Gemalto for providing us with Cinterion boards.

In dem Kurs Mikrocontrollerlabor an der TU Berlin haben wir uns zur Aufgabe gesetzt, ein Ortungssystem für Fahrräder zu entwickeln. Das Ortungssystem soll zum Diebstahlschutz eingesetzt werden. Im Falle eines Diebstahls soll ein stiller Alarm, in Form einer SMS an den Besitzer, ausgelöst werden. Außerdem muss damit die Fahrradposition zuverlässig bestimmt werden können. Um dies ausreichend genau machen zu können wird GPS verwendet. Da SMS immer noch ein weit verbreitetes und zuverlässiges System ist, wird die Kommunikation zum Fahrradbesitzer darüber laufen.

Zusätzlich zu einem 8bit Mikrocontroller wird also ein GPS- und ein GSM Modul benötigt. Da von vornherein klar war, dass der vorgeschriebene Zeitrahmen von einem Semester nicht ausreicht um eine Platine zu entwickeln die Mikrocontroller, GSM Chip und GPS Chip trägt, wurde nach Evaluationsboards gesucht um einen Prototypen zu ***** der als Machbarkeitsstudie dient. Das Cinterion Concept Board von Gemalto bot uns alle gesuchten Komponenten. GSM Chip, Antenne und einen UART Port zur Kommunikation mit dem Mikrocontroller. Ein passendes GPS Modul fanden wir im Arduino Umfeld.

Zur Steuerung des Cinterion Boards sendet der Mikrocontroller AT Befehle über die UART Schnittstelle.

Nachdem mit den Befehlen ATI und AT+CPIN? überprüft wurde, ob das Board eingeschaltet und hochgefahren ist, wurde es mit AT+CMGF=1 in den Textmode versetzt aus dem heraus SMS versendet und empfangen werden können. Mit AT+CNMI=1,1 wird die Benachrichtigungsfunktion für den SMS Empfang aktiviert.

Nun können per SMS Befehle an den Mikrocontroller gesendet werden. So lässt sich der Diebstahlschutz aktivieren. Hierbei wird mit Hilfe des GPS Moduls überprüfen ob die sich die Position des Fahrrads ändert. Sobald das der Fall ist, wird mit AT+CMGS eine SMS an eine im Mikrocontroller hinterlegte Telefonnummer versendet. Die SMS beinhaltet ebenfalls die aktuellen GPS Daten, so ist es möglich gestohlene Fahrrad wieder zu finden.

Um eine permanente Energieversorgung zu gewährleisten wird die Spannung die der Nabendynamo zur Verfügung stellt, in VDC gewandelt und in Akkus zwischengespeichert. So kann die Position auch abgefragt werden, wenn das Fahrrad gerade nicht bewegt wird.

An dieser Stellen möchten wir Gemalto für die zur Verfügung gestellten Concept Boards danken.