【Bonjour】MATLAB + OpenSky API：基于公开数据的实时飞机状态监控系统

🛩️ MATLAB + OpenSky API：基于公开数据的实时飞机状态监控系统

你有没有想过，像 Flightradar24 这样的实时航班追踪网站是如何工作的？其实，这背后依赖的是一种叫做ADS‑B（广播式自动相关监视）的公开广播技术。

每架现代飞机都会持续向外广播自己的身份、位置、速度、高度等信息，任何人都可以通过 ADS‑B 接收器捕获这些公开数据。而像OpenSky Network、ADS‑B Exchange这样的平台，则在全球范围内收集这些广播数据，并向开发者提供免费的 API 接口。

今天，我们就用MATLAB来写一个小程序，通过 OpenSky 的免费 API 获取任意一架飞机的实时状态数据，并实现以下几个功能：

• 📡 实时查询飞机的经纬度、高度、速度、航向
• 🛫 自动判断起飞 / 降落事件
• 🗺️ 根据坐标匹配最近的机场
• 🌐 自动打开 ADS‑B Exchange 地图进行可视化

本文纯属技术研究与学习交流，所有数据均来源于公开接口，请勿用于任何侵犯他人隐私或违反法律法规的用途。

马的飞机

孙的飞机（之前许的A330）

🎯 最终效果：交互菜单 + 实时日志 + 自动地图

运行main.m后，你会看到一个友好的交互菜单：

===== 飞机实时追踪器 ===== 当前追踪列表： 1. 示例飞机A (ICAO: A835AF) 2. 示例飞机B (ICAO: 424504) 3. 示例飞机C (ICAO: A15C43) 选项： [数字] 选择目标 [A] 添加新目标 [D] 删除目标 [M] 修改 ICAO [Q] 退出

选择一个目标后，程序会每 30 秒轮询一次 OpenSky API，并在控制台输出实时状态：

[04-Sep-2026 07:09:22] 开始检查... 飞机 (ICAO: A15C43) 坐标无效（lat=[], lon=[]），无法获取机场位置。

如果飞机在线且位置有效，还会显示停靠机场信息：

🛬 飞机停靠在 Van Nuys Airport (Los Angeles, US)，距离 0.53 英里

当检测到起飞或降落时，会输出醒目的事件消息：

✈️ 起飞！从 Van Nuys Airport (Los Angeles, US) 🛬 降落！在 Los Angeles International Airport (Los Angeles, US) 飞行时间 1小时23分

同时，浏览器会自动打开ADS‑B Exchange的地图页面，直接定位到该飞机，方便进行可视化观察。

🧠 核心技术原理

🛩️ 飞机的“数字身份证”：ICAO 24位地址

在代码中，我们输入的A835AF、424504这类看似随机的字符串，其实是飞机的ICAO 24 位地址码。

每一架装备了 Mode S 应答机的飞机，都会被国际民航组织（ICAO）分配一个全球唯一的 24 位二进制地址，通常表示为6 位的十六进制数（例如A835AF）。

你可以把它理解为飞机的“数字身份证号”——飞机在飞行时会通过 ADS‑B 技术持续广播这个地址码，连同其经纬度、高度、速度、航向等信息。这是一个公开的广播，任何人都可以接收。

因此，我们代码中的icao24变量，本质上就是利用这个“身份证号”去 OpenSky 的数据库里查询该飞机的实时状态。

💻 代码实现详解

1. 数据获取：调用 OpenSky API

getOpenSkyData.m函数负责向 OpenSky Network 发送 HTTP 请求，获取指定 ICAO 地址的实时状态：

functionstate=getOpenSkyData(icao24,opts)baseURL='https://opensky-network.org/api/states/all';params={'icao24',lower(icao24)};data=webread(baseURL,params{:});fori=1:size(data.states,1)ifstrcmpi(data.states{i,1},icao24)state.icao24=data.states{i,1};state.callsign=data.states{i,2};state.longitude=data.states{i,5};state.latitude=data.states{i,6};state.baro_altitude=data.states{i,7};% 单位：米state.on_ground=data.states{i,8};state.velocity=data.states{i,9};% 单位：m/sstate.true_track=data.states{i,10};returnendendstate=[];end

注意：受 FAA 隐私保护政策（PIA）影响，部分美国注册的飞机在 OpenSky 中可能查不到位置数据，此时函数会返回空数组，程序会自动处理这种情况。

2. 状态管理：飞机对象封装

Plane.m定义了一个Plane类，用于封装飞机的所有状态信息及操作逻辑：

classdef Plane<handle properties icao% ICAO 地址callsign% 呼号latitude% 纬度longitude% 经度alt_ft% 高度（英尺）on_ground% 是否在地面speed% 速度（m/s）track% 航向last_on_ground% 上一轮地面状态last_alt_ft% 上一轮高度tookoff% 起飞事件标记landed% 降落事件标记nearestAirport% 最近机场信息end% ... 方法定义end

面向对象的设计让代码更加清晰，状态管理和事件检测逻辑都内聚在类中。

3. 事件检测：起飞 / 降落判定

runCheck方法是整个程序的核心逻辑。它通过对比当前状态与历史状态来判断飞机是否发生了起飞或降落：

% 起飞检测ifobj.below_desired&&~obj.on_groundifobj.last_on_ground==true||(obj.last_feeding==false&&obj.last_alt_ft<DESIRED_FT)obj.tookoff=true;obj.takeoff_time=datetime('now');obj.nearestAirport=getNearestAirport(obj.latitude,obj.longitude,airports);endend% 降落检测ifobj.on_ground&&~obj.last_on_ground&&obj.last_below_desired obj.landed=true;obj.nearestAirport=getNearestAirport(obj.latitude,obj.longitude,airports);end

判定逻辑：

• 起飞：当前低于 15000 英尺且在空中，而上一轮在地面（或上一轮无数据但高度也很低）
• 降落：当前在地面，而上一轮在空中且高度低于阈值

4. 位置匹配：Haversine 公式求最近机场

当飞机停在地面或发生起降事件时，getNearestAirport函数通过Haversine 公式计算飞机位置与所有机场之间的距离，返回最近的机场信息：

R=3959;% 地球半径（英里）dlat=deg2rad(latVec-lat);dlon=deg2rad(lonVec-lon);a=sin(dlat/2).^2+cos(deg2rad(lat)).*cos(deg2rad(latVec)).*sin(dlon/2).^2;c=2*atan2(sqrt(a),sqrt(1-a));dist=R*c;[minDist,idxMin]=min(dist);airportRow=filtered(idxMin,:);

该函数会从airports.csv（OurAirports 开源数据库）中筛选出民用机场，然后计算距离最近的一个。

🌐 可视化辅助：自动打开 ADS‑B Exchange 地图

由于 OpenSky 的 API 可能会因为隐私政策等原因无法返回某些飞机的位置，程序集成了ADS‑B Exchange的地图功能作为补充：

web(sprintf('https://globe.adsbexchange.com/?icao=%s',lower(icao24)),'-browser');

ADS‑B Exchange 以其“不过滤数据”著称，大多数在 OpenSky 中被屏蔽的飞机，在这里都能看到。命令行日志与地图可视化双管齐下，监控更全面。

🛠️ 快速上手

环境准备

• MATLAB R2019b 或更高版本（需要支持webread和datetime类型）
• 网络连接（首次运行需下载机场数据库）

运行步骤

1. 下载所有.m文件到同一文件夹
2. 运行main.m，首次运行会自动下载airports.csv（约 5 MB）
3. 按A添加目标飞机，输入自定义名称和 ICAO 地址（6 位十六进制）
   • ICAO 地址可在 ADS‑B Exchange 等网站上查询
4. 输入编号开始追踪
5. 可选配置 Discord 通知：修改config.DISCORD.ENABLE为'true'，并填写 Webhook URL

🚁 应用场景

这个工具不仅仅是技术演示，它在多个实际场景中都有实用价值：

• 🚨应急救援：监控救灾直升机是否按计划起飞、降落
• 📦物流追踪：跟踪医疗物资运输机的实时位置
• 🔬航空研究：采集飞行轨迹数据用于分析
• 🎓教学演示：展示 MATLAB 网络编程、API 调用、实时数据处理

📦 完整代码

1.main.m- 主程序

clc;clear;close all;% 自动打开 ADS-B Exchange 首页web('https://globe.adsbexchange.com/','-browser');%% 初始化ensureDataFiles();%% 配置config.DATA.INTERVAL='30';config.DATA.DATA_LOSS_MINS='5';config.OPENSKY.USERNAME='';config.OPENSKY.PASSWORD='';config.DISCORD.ENABLE='false';config.DISCORD.WEBHOOK_URL='https://...';config.DISCORD.ROLE_ID='';%% 目标列表（仅作技术示例，请使用合法公开的 ICAO）aircraftList={'示例飞机A','A835AF';'示例飞机B','424504';'示例飞机C','A15C43';};%% 交互菜单fprintf('\n===== 飞机实时追踪器 =====\n');whiletruefprintf('\n当前追踪列表：\n');fori=1:size(aircraftList,1)fprintf(' %d. %s (ICAO: %s)\n',i,aircraftList{i,1},aircraftList{i,2});endfprintf('\n选项：\n');fprintf(' [数字] 选择目标\n');fprintf(' [A] 添加新目标\n');fprintf(' [D] 删除目标\n');fprintf(' [M] 修改 ICAO\n');fprintf(' [Q] 退出\n');choice=upper(input('请输入选项：','s'));switchchoicecase'Q',fprintf('再见！\n');return;case'A'name=input('名称：','s');icao=input('ICAO 地址：','s');aircraftList(end+1,:)={name,upper(icao)};case'D'idx=input('编号：');ifidx>=1&&idx<=size(aircraftList,1)aircraftList(idx,:)=[];endcase'M'idx=input('编号：');ifidx>=1&&idx<=size(aircraftList,1)newIcao=input('新 ICAO：','s');aircraftList{idx,2}=upper(newIcao);endotherwiseidx=str2double(choice);ifisnan(idx)||idx<1||idx>size(aircraftList,1)fprintf('无效选项\n');continue;endicao24=aircraftList{idx,2};owner=aircraftList{idx,1};fprintf('\n开始追踪 %s (ICAO: %s)\n',owner,icao24);web(sprintf('https://globe.adsbexchange.com/?icao=%s',lower(icao24)),'-browser');break;endend%% 加载机场库 & 启动追踪airports=readAirports('airports.csv');plane=Plane(icao24,str2double(config.DATA.DATA_LOSS_MINS));interval=str2double(config.DATA.INTERVAL);fprintf('追踪已启动，每 %d 秒检查一次。按 Ctrl+C 停止。\n',interval);whiletruetrystate=getOpenSkyData(icao24,config.OPENSKY);ifisempty(state)plane=plane.runEmpty();elseplane=plane.updateState(state);endplane=plane.runCheck(airports);ifplane.on_ground&&~plane.hasEvent()lat=plane.latitude;lon=plane.longitude;if~isempty(lat)&&~isempty(lon)&&isscalar(lat)&&isscalar(lon)&&isfinite(lat)&&isfinite(lon)trynearest=getNearestAirport(lat,lon,airports);if~strcmp(nearest.icao,plane.lastGroundIcao)fprintf('🛬 飞机停靠在 %s (%s, %s)，距离 %.2f 英里\n',...nearest.name,nearest.municipality,nearest.iso_country,nearest.distance_mi);plane.lastGroundIcao=nearest.icao;endcatchendelsefprintf('⚠️ 坐标无效，无法获取机场位置（可能被隐私屏蔽）\n');endelseplane.lastGroundIcao='';endifplane.hasEvent()msg=plane.generateMessage();fprintf('🔔 %s\n',msg);ifstrcmpi(config.DISCORD.ENABLE,'true')sendDiscordNotification(msg,config.DISCORD.WEBHOOK_URL,config.DISCORD.ROLE_ID);endplane.clearEvent();endpause(interval);catchMEfprintf('❌ 错误：%s\n',ME.message);pause(interval);endend

2.Plane.m- 飞机类

classdef Plane<handle properties icao,callsign,latitude,longitude,alt_ft,on_ground,speed,track last_pos_time,last_on_ground,last_alt_ft,last_feeding below_desired,last_below_desired tookoff,landed,takeoff_time,dataLossMins,nearestAirport,lastGroundIcaoendmethodsfunctionobj=Plane(icao,dataLossMins)obj.icao=icao;obj.dataLossMins=dataLossMins;obj.on_ground=true;obj.last_on_ground=true;obj.last_feeding=false;obj.below_desired=false;obj.last_below_desired=false;obj.last_alt_ft=0;obj.tookoff=false;obj.landed=false;obj.takeoff_time=[];obj.lastGroundIcao='';endfunctionobj=updateState(obj,state)obj.callsign=state.callsign;obj.latitude=state.latitude;obj.longitude=state.longitude;obj.on_ground=safeLogical(state.on_ground);if~isempty(state.baro_altitude)&&isscalar(state.baro_altitude)obj.alt_ft=double(state.baro_altitude)*3.28084;elseobj.alt_ft=0;endobj.speed=state.velocity;obj.track=state.true_track;obj.last_pos_time=datetime('now');obj.last_feeding=true;endfunctionobj=runEmpty(obj)obj.last_feeding=false;obj=obj.runCheck([]);endfunctionobj=runCheck(obj,airports)DESIRED_FT=15000;obj.alt_ft=ensureScalarDouble(obj.alt_ft,0);obj.on_ground=safeLogical(obj.on_ground);obj.last_on_ground=safeLogical(obj.last_on_ground);obj.last_feeding=safeLogical(obj.last_feeding);obj.last_below_desired=safeLogical(obj.last_below_desired);obj.last_alt_ft=ensureScalarDouble(obj.last_alt_ft,0);obj.below_desired=(obj.alt_ft<DESIRED_FT);obj.tookoff=false;ifobj.below_desired&&~obj.on_groundifobj.last_on_ground==true||(obj.last_feeding==false&&obj.last_alt_ft<DESIRED_FT)obj.tookoff=true;obj.takeoff_time=datetime('now');ifnargin>=2&&~isempty(airports)obj.nearestAirport=getNearestAirport(obj.latitude,obj.longitude,airports);endendendobj.landed=false;ifobj.on_ground&&~obj.last_on_ground&&obj.last_below_desired obj.landed=true;ifnargin>=2&&~isempty(airports)obj.nearestAirport=getNearestAirport(obj.latitude,obj.longitude,airports);endendobj.last_on_ground=obj.on_ground;obj.last_alt_ft=obj.alt_ft;obj.last_below_desired=obj.below_desired;endfunctionmsg=generateMessage(obj)ifobj.tookoff a=obj.nearestAirport;msg=sprintf('✈️ 起飞！从 %s (%s, %s)',a.municipality,a.region,a.iso_country);elseifobj.landed a=obj.nearestAirport;dur='';if~isempty(obj.takeoff_time)dt=datetime('now')-obj.takeoff_time;dur=sprintf(' 飞行时间 %d小时%d分',floor(dt.Hours),floor(dt.Minutes));endmsg=sprintf('🛬 降落！在 %s (%s, %s)%s',a.municipality,a.region,a.iso_country,dur);elsemsg='';endendfunctiontf=hasEvent(obj)tf=obj.tookoff||obj.landed;endfunctionobj=clearEvent(obj)obj.tookoff=false;obj.landed=false;obj.nearestAirport=[];endendendfunctionval=safeLogical(val)ifisempty(val),val=false;elseif~isscalar(val),val=val(1);endval=logical(val);endfunctionval=ensureScalarDouble(val,defaultVal)ifisempty(val)||~isscalar(val)||~isnumeric(val)val=defaultVal;elseval=double(val);endend

3. 辅助函数

🎉 总结

通过这个项目，我们不仅学会了如何利用 MATLAB 调用公开的 REST API、处理 JSON 数据，还实践了面向对象编程、实时事件检测和地图可视化等实用技术。这些技能在物联网数据监控、智慧城市、应急救援等领域都有广泛的应用前景。

再次提醒：所有数据均来源于公开接口，本项目仅供技术研究与学习，请勿用于任何违法违规用途。

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代码下载：https://download.csdn.net/download/CAINIAOdaDIDI/93388532