如何開發(fā)一款航班跟蹤程序

北京時(shí)間 8 月 3 日零時(shí) 18 分，飛行航班信息平臺(tái) Flightradar24 發(fā)布推文稱，佩洛西搭乘的 C-40C 專機(jī)（呼號(hào) SPAR19）在臺(tái)北降落時(shí)有 70.8 萬人進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，SPAR19 創(chuàng)下 Flightradar24 平臺(tái)實(shí)時(shí)追蹤人數(shù)最高紀(jì)錄。

凌晨 4 時(shí) 21 分，F(xiàn)lightradar24 發(fā)布推文稱，這架呼號(hào)為 SPAR19 的飛機(jī)從吉隆坡起飛到降落在臺(tái)北期間，有 292 萬用戶追蹤了至少其中一段飛行航程動(dòng)態(tài)。飛機(jī)降落時(shí)，有 70.8 萬人進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)都創(chuàng)下 Flightradar24 的最高紀(jì)錄。Flightradar 24：實(shí)時(shí)追蹤全球飛行航班

Flightradar 24 是一項(xiàng)全球航班跟蹤服務(wù)，最初由瑞典航空愛好者創(chuàng)立，可以提供全球數(shù)千架飛機(jī)的實(shí)時(shí)信息。

Flightradar 24 可以實(shí)時(shí)跟蹤來自全球 1200 多家航空公司的 180000 多個(gè)航班，往返于全球 4000 多個(gè)機(jī)場(chǎng)?？梢栽诰€跟蹤當(dāng)天飛行航班的飛行地圖軌跡、飛機(jī)型號(hào)、出發(fā)地、目的地、海拔高度、飛行速度、經(jīng)緯度、飛機(jī)雷達(dá)型號(hào)等信息。此外，多天以前的飛行航班信息也可以追蹤到。

Flightradar24 提供的上述服務(wù)可在線使用，適用于 iOS 以及 Android 設(shè)備。用戶如果想追蹤某一航班的信息，可以直接登錄 Flightradar24 官網(wǎng)（http://www.flightradar24.com/），輸入航班信息或者點(diǎn)擊地圖中的航班，就可以追蹤該航班飛行信息。

航班跟蹤的工作原理

Flightradar24 結(jié)合了來自多個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，包括 ADS-B、MLAT 和雷達(dá)數(shù)據(jù)。ADS-B、MLAT 和雷達(dá)數(shù)據(jù)與航空公司和機(jī)場(chǎng)的時(shí)刻表和航班狀態(tài)數(shù)據(jù)匯總在一起，可以在 Flightradar24 官網(wǎng)（www.flightradar24.com）和應(yīng)用程序（https://www.flightradar24.com/apps）中實(shí)現(xiàn)航班跟蹤功能。

ADS-B 系統(tǒng)

Flightradar24 用于接收航班飛行信息的主要技術(shù)稱為廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)。下圖很好地解釋了 ADS-B 技術(shù)。??

1、飛機(jī)從 GPS 導(dǎo)航源（衛(wèi)星）獲取其位置

2、飛機(jī)上的 ADS-B 應(yīng)答器傳輸包含位置（以及更多內(nèi)容）的信號(hào)

3、ADS-B 信號(hào)由連接到 Flightradar24 的接收器接收

4、接收器向 Flightradar24 發(fā)送數(shù)據(jù)

5、數(shù)據(jù)顯示在 www.flightradar24.com 和 Flightradar24 應(yīng)用程序中

ADS-B 是一項(xiàng)正在開發(fā)中的相對(duì)較新的技術(shù)，目前，它還很少被空中交通管制 (ATC) 使用。Flightradar 24 估計(jì)，大約 70% 的商用客機(jī)（歐洲 80%，美國 60%）配備了 ADS-B 應(yīng)答器。對(duì)于通用航空來說，這個(gè)數(shù)字可能低于 20%。不過，配備 ADS-B 接收器的飛機(jī)的比例正在穩(wěn)步增加，逐漸成為全球大多數(shù)飛機(jī)的強(qiáng)制要求。在強(qiáng)制要求的情況下，ADS-B 將取代初級(jí)雷達(dá)，成為空中交通管制中心使用的主要監(jiān)視方法。

Flightradar24 在全球擁有一個(gè)超過 2 萬個(gè) ADS-B 接收器的網(wǎng)絡(luò)，這些接收器從帶有 ADS-B 應(yīng)答器的飛機(jī)接收飛行信息，并將這些信息發(fā)送到 Flightradar24 的服務(wù)器。由于使用的高頻頻率（1090 MHz），每個(gè)接收器的覆蓋范圍被限制在所有方向上大約 250-450 公里（150-250 英里），具體取決于位置。飛機(jī)飛行距離接收器越遠(yuǎn)，它必須飛得越高才能被接收器覆蓋。因?yàn)榫嚯x的限制，使得 ADS-B 目前對(duì)海洋的覆蓋變得非常困難。

在巡航高度（30,000 英尺以上），F(xiàn)lightradar24 覆蓋了歐洲和美國的 100%（區(qū)域）。在加拿大、墨西哥、加勒比、委內(nèi)瑞拉、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、巴西、南非、俄羅斯、中東、巴基斯坦、印度、***、日本、泰國、馬來西亞、印度尼西亞、澳大利亞、新西蘭，ADS-B 的覆蓋和范圍也不錯(cuò)。在世界其他地區(qū)，ADS-B 的覆蓋范圍各不相同。Flightradar24 正在不斷通過 FR24 接收器在世界各地增加覆蓋范圍。

MLAT

在一些覆蓋多個(gè) FR24 接收器的地區(qū)，F(xiàn)lightradar24 還使用一種到達(dá)時(shí)間差 (TDOA) 的方法，借助多點(diǎn)定位 (MLAT) 計(jì)算未配備 ADS-B 的飛機(jī)的位置。通過測(cè)量從使用老式

ModeS 應(yīng)答器的飛機(jī)接收信號(hào)所需的時(shí)間，就可以計(jì)算出這些飛機(jī)的位置。需要 4 個(gè)或更多的 fr24 接收器，接收來自同一架飛機(jī)的信號(hào)，才能使 MLAT 工作。MLAT 的覆蓋范圍只能在大約 3,000-10,000 英尺以上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殡S著高度的增加，四個(gè)或更多的接收器接收應(yīng)答器信號(hào)的概率增加。

目前，歐洲和北美的大部分地區(qū)都被 3,000-10,000 英尺以上的 MLAT 覆蓋。墨西哥、巴西、南非、印度、中國、日本、臺(tái)灣、泰國、馬來西亞、印度尼西亞、澳大利亞和新西蘭也有一些 MLAT 覆蓋。隨著 Flightradar24 繼續(xù)向網(wǎng)絡(luò)添加新的接收器，更多地區(qū)將獲得 MLAT 覆蓋。

衛(wèi)星

基于衛(wèi)星的航班跟蹤是 Flightradar24 尋求全球 ADS-B 覆蓋的最新舉措。配備 ADS-B 接收器的衛(wèi)星從地面 ADS-B 網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域之外的飛機(jī)收集數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到 Flightradar24 網(wǎng)絡(luò)。Flightradar24 上可用的基于衛(wèi)星的 ADS-B 數(shù)據(jù)來自多個(gè)供應(yīng)商。由于提供數(shù)據(jù)的衛(wèi)星數(shù)量及其位置是動(dòng)態(tài)的，因此衛(wèi)星覆蓋范圍也各不相同。通常，基于衛(wèi)星的 ADS-B 增加了無法進(jìn)行地面接收的海洋上空飛行的覆蓋范圍。只有配備 ADS-B 應(yīng)答器的飛機(jī)才能通過衛(wèi)星被跟蹤。

估計(jì)

當(dāng)一架飛機(jī)飛出覆蓋范圍時(shí)，如果航班目的地已知，F(xiàn)lightradar24 會(huì)持續(xù)估計(jì)飛機(jī)的位置長達(dá) 2 小時(shí)。對(duì)于沒有已知目的地的飛機(jī)，位置估計(jì)可達(dá) 10 分鐘。位置是根據(jù)許多不同的參數(shù)計(jì)算出來的，且在大多數(shù)情況下相當(dāng)準(zhǔn)確，但對(duì)于長途飛行來說，在最壞的情況下，位置可能會(huì)偏離約 100 公里 (55 英里)。在設(shè)置中有一個(gè)選項(xiàng)，可以設(shè)置多長時(shí)間你想看到估計(jì)的飛機(jī)在地圖上。

如何開發(fā)一款航班跟蹤程序

本教程將幫助大家使用 FlightRadar24（https://cesium.com/blog/2020/08/13/flightradar24/）收集到的雷達(dá)數(shù)據(jù)，構(gòu)建自己的第一款 Cesium 應(yīng)用程序，以可視化方式追蹤從舊金山到哥本哈根的真實(shí)航班。

接下來，您將學(xué)習(xí)如何：

在 Web 上設(shè)置并部署 Cesium 應(yīng)用
添加全球 3D 建筑物、地形與圖像基礎(chǔ)層
通過位置列表，準(zhǔn)確顯示飛機(jī)的持續(xù)行進(jìn)情況

前期準(zhǔn)備

我們將從 Cesium ion（用于流傳輸和 3D 內(nèi)容托管的開放平臺(tái)）獲取全球衛(wèi)星圖像、3D 建筑與地形數(shù)據(jù)。

如果您還沒有 Cesium ion 賬戶，請(qǐng)點(diǎn)擊此處（https://cesium.com/ion/signup）免費(fèi)注冊(cè)。

在登錄完成后：

轉(zhuǎn)向 Access Tokens（https://cesium.com/ion/tokens）選項(xiàng)卡。

請(qǐng)注意默認(rèn)令牌（https://cesium.com/ion/signin/tokens）旁的復(fù)制按鈕，我們會(huì)在下一步操作中使用這個(gè)令牌。

Cesium ion 是一個(gè)用于流傳輸和 3D 內(nèi)容托管的開放平臺(tái)，您可以使用其中提供的全球精選數(shù)據(jù)創(chuàng)建自己的實(shí)際應(yīng)用。??

1、設(shè)置 Cesium 應(yīng)用

這里我們使用開源 JS 引擎 CesiumJS 創(chuàng)建自己的應(yīng)用，同時(shí)使用在線 IDE Glitch 托管應(yīng)用成果。

使用基礎(chǔ)模板創(chuàng)建一個(gè)新的 Glitch 項(xiàng)目（https://glitch.com/edit/#!/remix/cesium-template）。

單擊左側(cè)面板中的 index.html，查看應(yīng)用程序代碼。

將 your_token_here 替換為我們從令牌頁面處獲取的訪問令牌。

點(diǎn)擊上方的 Show，再選擇 Next to The Code 運(yùn)行應(yīng)用。??

到這里，index.html 中的代碼會(huì)執(zhí)行三項(xiàng)操作：

導(dǎo)入 CesiumJS 庫。通過以下兩行加載 JS 和 CSS 文件：

為場(chǎng)景添加一個(gè) HTML 容器:?

<div id="cesiumContainer">div>.

初始化查看器:?

const viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer');

現(xiàn)在我們已經(jīng)在瀏覽器中運(yùn)行起最基礎(chǔ)的 CesiumJS 應(yīng)用程序，其中包含來自 Cesium ion 的全球衛(wèi)星圖像。

配置自動(dòng)刷新

Glitch 會(huì)在每次代碼更改時(shí)，自動(dòng)刷新當(dāng)前頁面。您可以單擊左上角的項(xiàng)目名稱并取消相應(yīng)勾選框，借此切換為不自動(dòng)刷新：?

使用應(yīng)用窗口上方的刷新按鈕，即可重新運(yùn)行當(dāng)前應(yīng)用：?

2、添加全球 3D 建筑物與地形

下面，我們?cè)趫?chǎng)景中添加一些全局圖層。您的 Cesium ion 賬戶默認(rèn)可以訪問以下資產(chǎn)：

Cesium World Terrain（https://cesium.com/platform/cesium-ion/content/cesium-world-terrain/）——高分辨率地形，精度可達(dá) 1 米。

Cesium OSM Building（https://cesium.com/platform/cesium-ion/content/cesium-osm-buildings/）——由 OpenStreetMap 提供超過 3.5 億座建筑物的數(shù)據(jù)。

Bing Maps Aerial Imagery——分辨率達(dá) 15 厘米的全球衛(wèi)星影像。

到這里，您的應(yīng)用已經(jīng)用上 Bing Maps 層了。

1 在 index.html 中，使用以下代碼替換掉您的 JS 代碼，但請(qǐng)保留之前使用的訪問令牌行。

// Keep your `Cesium.Ion.defaultAccessToken = 'your_token_here'` line from before here.
const viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer', {
terrainProvider: Cesium.createWor

ldTerrain()

});

2 通過單擊和拖動(dòng)來探索場(chǎng)景。手動(dòng)時(shí)按住 CTRL 鍵可以調(diào)整相機(jī)角度。

請(qǐng)注意，放大時(shí)會(huì)加載更多高級(jí)細(xì)節(jié)，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際準(zhǔn)確性需求選擇可視化比例。

這里我們使用的是 3D Tiles，一種能夠?qū)?nèi)容流傳輸至任意設(shè)備的開放標(biāo)準(zhǔn)。感興趣的朋友請(qǐng)點(diǎn)擊此處（https://cesium.com/docs/tutorials/ion-intro/）了解如何將自有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 3D Tiles。

3、可視化各單獨(dú)樣本

FlightRadar24 使用多種方法追蹤空中交通，包括雷達(dá)信號(hào)。為簡單起見，這里我們將雷達(dá)數(shù)據(jù)直接復(fù)制到應(yīng)用程序當(dāng)中。但大家之后也可以擴(kuò)展相應(yīng)代碼以解析原始數(shù)據(jù)，甚至在樣本從服務(wù)器傳遞至應(yīng)用程序的過程中，對(duì)空中交通進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化。感興趣的朋友可以點(diǎn)擊此處（https://s3.amazonaws.com/cesiumjs/downloads/FlightRadar24_SFO_to_CPH_SK936.csv）下載航班原始數(shù)據(jù)。

1 添加以下代碼，即可對(duì)場(chǎng)景中的單一點(diǎn)位進(jìn)行可視化，并引導(dǎo)相機(jī)前往該點(diǎn)。

2 點(diǎn)擊紅點(diǎn)以查看附加說明。此描述可用于附加信息，例如每個(gè)點(diǎn)位的確切位置或捕捉時(shí)間。?

此處代碼片段過長，請(qǐng)查看：

?https://cesium.com/learn/cesiumjs-learn/cesiumjs-flight-tracker/

4、要對(duì)完整雷達(dá)樣本進(jìn)行可視化，請(qǐng)將以上代碼（第 3 步）替換為以下代碼片段。

此處代碼片段過長，請(qǐng)查看：

?https://cesium.com/learn/cesiumjs-learn/cesiumjs-flight-tracker/

現(xiàn)在，我們已經(jīng)可以看到航班的完整雷達(dá)樣本了，從登機(jī)口、跑道、一直到降落在哥本哈根機(jī)場(chǎng)的全過程。?

我們使用的是什么坐標(biāo)系？

CesiumJS 中的坐標(biāo)，使用的是 ECEF 格式的 Cartesian3 類。在這套系統(tǒng)中，原點(diǎn)（0，0，0）代表地球的地心。

因此，我們才使用 Cartesian3.fromDegrees 將經(jīng)度、緯度和高度轉(zhuǎn)換為 ECEF 中的 X、Y 和 Z。

CesiumJS 的高度單位為米，與 WGS84 保持一致。我們對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，借此將相對(duì)平均海平面高度的英尺轉(zhuǎn)換為米。

5、隨時(shí)間推移實(shí)現(xiàn)航班軌跡可視化

到這里，我們已經(jīng)完成了對(duì)雷達(dá)樣本的可視化。CesiumJS 內(nèi)置支持，允許向持續(xù)收集到的樣本間插值，因此可以看到飛機(jī)在任意給定時(shí)刻的所處位置。

我們還將創(chuàng)建一個(gè) SampledPositionProperty ，用于存儲(chǔ)各位置及時(shí)間戳。源數(shù)據(jù)不并不包含各樣本的時(shí)間戳，但由于我們明確知道追蹤的航班編號(hào)為 SK936，計(jì)劃于太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 2020 年 3 月 9 日下午 4：10 起飛。這里，我們假設(shè)位置樣本的采集間隔為 30 秒。

1 在 index.html 中將所有 JS 代碼替換為以下代碼，只保留開頭確定的訪問令牌行。

2 航班動(dòng)畫：