[发明专利]追踪并显示使用者在空间的位置与取向的方法,向使用者展示虚拟环境的方法以及实现这些方法的系统

权利要求书

1．一种追踪并显示使用者在空间的位置与取向的方法，包括有：确定使用者身体各部分位移的参数，将获得的测试数据变换成所需的表现形式以及处理一组变换数据以产生用于确定使用者在空间的位置与取向的数据，所述方法的特征在于包括以下的步骤：    

a)靠近使用者运动系统各环节的每个基本连接点附着上用于确定至少一个与相应连接点相邻的各环节之间角度的装置；

b)在至少一个使用者运动系统环节之上设置参考方向确定装置；

c)确定至少一个环节相对于所述参考方向的取向，在该环节之上设置有所述参考方向确定装置；

d)确定与所述基本连接点相邻的各环节之间的角度；

e)根据所确定的角度值与至少一个在其上设置有参考方向确定装置的环节取向，一般地确定使用者在空间的位置与取向。

2．如权利要求1所述的方法，其中以预定间隔重复所述步骤(c)至步骤(e)，以取得用于确定响应于使用者实际运动的使用者在空间的位置与取向的瞬时变化的相关序列数据。

3．如权利要求2所述的方法，其中对所取得的使用者在空间的位置与取向的数据加以记录以便随后使用。

4．如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(e)利用使用者运动系统各环节的线性尺寸值来完成，并进一步包括以下步骤：

f)确定使用者运动系统的支承环节；

g)相对于被显示的环境中的支承点将所述支承环节定位。

5．如权利要求4所述的方法，其中以预定的间隔重复所述步骤(d)至步骤(g)以取得并记录在被显示的环境中使用者的位置与取向的数据序列，以及根据所取得的数据显示使用者的运动。

6．如权利要求5所述的方法，其中使用者的运动以实时方式进行显示。

7．如权利要求5所述的方法，其中使用者的运动按需要在稍后根据记录的数据进行显示。

8．如权利要求6或7所述的方法，其中使用者的运动根据所需观察角度进行显示。

9．如权利要求6或7所述的方法，进一步包括编辑使用者运动的生成图象并显示使用者运动的该编辑图象。

10．如前述任一权利要求所述的方法，其中所述参考方向为地磁场传感器的南—北方向和本地垂直传感器的方向。

11．如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，其中所述参考方向为地磁场传感器的南—北或东—西方向。

12．如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，其中所述参考方向为由陀螺稳定参考方向传感器确定的方向。

13．如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，其中所述参考方向为由外部参考方向源确定的方向。

14．如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，其中所述参考方向确定装置为至少一对相隔开的绝对座标传感器，所述的传感器对设置在至少一个使用者运动系统的环节之上。

15．如权利要求4至14中任一权利要求所述的方法，其中所述使用者运动系统各环节的线性尺寸在人体公知比例的基础上利用使用者身高数据加以确定。

16．如权利要求4至15中任一权利要求所述的方法，其中改变所述使用者运动系统环节线性尺寸的比例以便适当修改使用者相对于被显示环境的尺寸。

17．如权利要求4至16中任一权利要求所述的方法，其中在利用操作器以便提供使用者与虚拟环境目标交互作用的情况下，该操作器的位置根据持有该操作器的使用者手的位置加以确定，而操作器的精确取向通过利用设置在该操作器上的辅助参考方向确定装置进行确定。

18．如前述任一权利要求所述的方法，其中所述使用者运动系统各环节之间的基本连接点最好从髋关节、膝关节、踝关节、肩关节、肘关节、腕关节以及脊柱连接点中选择。

19．如权利要求18所述的方法，其中所述基本连接点还有足关节与指关节。