這個項目是為我物理計算課程中的數(shù)據(jù)可視化項目而設(shè)計的。其核心理念是通過 LED 燈帶來展示飛機在天空中的位置，每盞 LED 燈都代表著一個位置。這些燈光會隨著飛機的活動而移動并改變顏色。

我為這個項目使用了 Particle Photon 2，因為它非常出色，而且能非常輕松地將這個微控制器連接到互聯(lián)網(wǎng)。這絕對是一款出色的微控制器，我會強烈推薦(我還買了另外兩個)。

所有跑道均以芝加哥奧黑爾國際機場(ORD)為參照標(biāo)準。

Webhook/ API

查詢

這是通過使用 OpenSky 網(wǎng)絡(luò)及其 REST API 來完成的，該 API 的詳細文檔可在此處查閱。

這個 API 如何運作的最簡單且最易于演示的例子，可以通過一個匿名的 API 請求來實現(xiàn)，該請求遵循基本的查詢設(shè)置，并將其輸入到網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中。例如，要查找位于 28C/10C 圓形區(qū)域內(nèi)所有飛機的查詢，其格式應(yīng)如下所示：

樹莓派繼電器

理想情況下，應(yīng)該能夠?qū)⒃搩?nèi)容以 GET 請求服務(wù)的形式(比如使用 Particle 的服務(wù))提交出去。但對我來說，這似乎從未奏效。無論我嘗試何種身份驗證方式，無論使用何種訪問令牌，無論設(shè)置何種參數(shù)、頭信息還是響應(yīng)模板，都無法讓我擺脫“ETIMEDOUT”錯誤(即當(dāng) API 回復(fù)時間過長時出現(xiàn)的 Particle 錯誤)。我把它發(fā)到了 OpenSky 的 Discord 和 Particle 論壇，但都沒有效果。如果您找到了解決辦法，請告知我;那樣會讓這一切變得簡單得多。

為了解決這個問題，我使用了我手頭有一臺舊的 Raspberry Pi 3 來從 OpenSky API 獲取數(shù)據(jù)，然后使用 Particle.publish() 函數(shù)將這些數(shù)據(jù)推送到我的 Particle 設(shè)備上。該代碼可以在本項目的“代碼”部分中查看。

一個優(yōu)點是這種接力方式確實可行。另一個優(yōu)點是它能為我提供 OAuth2 客戶端憑證，這樣我每天就能獲得 4000 個 API 信用額度。但有一個缺點是，如果我想要更改跑道的地理圍欄，我就得進入樹莓派并自行修改代碼。

“光子 2 編程”

這就是一切精彩內(nèi)容的開始。我將為大家展示每個步驟的具體操作過程，并且不會深入講解編程本身的內(nèi)容。如需了解更多詳情，請查看下面這個項目的“主”代碼部分。我用內(nèi)嵌注釋對其進行了詳細的記錄，這樣您就可以跟著實際的代碼一起操作了(如果您愿意的話)。我會標(biāo)注行號，以便于您更好地理解。

解析數(shù)據(jù)

首先，OpenSky API 返回的 JSON 文件包含了整個虛擬區(qū)域內(nèi)所有的飛機信息。所有的飛機。在空中飛行的、起飛的、在地面的……所有內(nèi)容都在其中。所以首先我們必須對其進行排序!我用這個來獲取每個數(shù)據(jù)值，還用這個便捷的工具讓我的工作變得輕松些。下面是我是如何操作的(第 45 行)：

需要指出的是，當(dāng)我確定這架飛機正是我想要的那一架后，我會獲取其所有數(shù)據(jù)并將其存儲到一個“飛機”對象中，這樣我就再也不需要再接觸 JSON 數(shù)據(jù)了。這個飛機對象的結(jié)構(gòu)如下：

這些對象被添加到一個數(shù)組中，這樣我就能方便地對其進行存儲和排序了。

整理飛機停放位置

我不太清楚 OpenSky API 在返回 JSON 數(shù)據(jù)時是依據(jù)什么標(biāo)準對飛機進行排序的，但可以肯定的是，它并非依據(jù)距離奧爾德姆機場的遠近來進行排序。因此，我必須將這些混亂的對象數(shù)組整理成一個能觸發(fā)警報的數(shù)組。

需要指出的是，存儲混亂排列的飛機對象的數(shù)組長度總是會小于表示燈光的數(shù)組長度。我有 8 個燈，所以它由一個 7 個索引的數(shù)組來表示。每個燈代表 1.5 英里的空域。所以它看起來是這樣的：

飛機的數(shù)量絕不會超過 4 架，因為如果超過了，那一定是空中交通管制員搞錯了。因為根據(jù)美國聯(lián)邦航空局的 JO 7110.65 5-5-4 規(guī)定，飛行器之間必須保持 3 英里的間隔。這意味著最多每 3 個間隔才能有一架飛機。

那么如何對其進行排序呢?其實很簡單。這個過程發(fā)生在第 100 行到第 156 行之間，通過一系列“if”語句來實現(xiàn)。每架飛機都會被檢查其經(jīng)度，并被放置到相應(yīng)位置的正確數(shù)組槽中。如果沒有飛機在那里，就會創(chuàng)建一個假飛機，其高度設(shè)為 -1000 米，以便于更容易地識別出來。這就是您能得到的所有解釋了：)

打開燈

很簡單。首先，關(guān)閉所有沒有對應(yīng)飛機的燈。然后，如果這個燈有對應(yīng)的飛機，就將其打開，并將顏色設(shè)置為代表飛機所處高度的樣式。我使用了 switch-case 結(jié)構(gòu)，因為我是個酷家伙(第 182 行至 219 行)。

結(jié)論

就是這樣啦!如果拆解開來的話，其實挺簡單的，但從零開始進行編程可不是一件容易的事!雖然仍有幾處關(guān)于神秘飛機和奇怪的地理圍欄錯誤的問題，但總體來說這個項目已經(jīng)達到了 98% 的功能性。

根據(jù) Raspberry Pi 代碼的最后一行設(shè)定，數(shù)據(jù)每 10 秒更新一次，而燈也會隨之相應(yīng)地變化，因為“光子”始終處于循環(huán)狀態(tài)。即便以這樣的頻率運行，我每天 4000 個 API 信用額度也需要大約 12 個小時的持續(xù)使用才會用完。我的 Pi 電腦連接到一個智能插座，這樣我就可以從家里遠程開關(guān)它，而且在我不需要它的時候它也不會消耗我的信用額度。

本文編譯自hackster.io