基於硬件跟蹤設備獲取被跟蹤目標位置和方向信息的方式，也常被應用於增強現實係統中。這些硬件跟蹤設備包括機電跟蹤器、電磁跟蹤器、超聲波跟蹤器、光電跟蹤器和慣性跟蹤器，它們的實現方法各不相同，各有優缺點，而且在現有的增強現實係統中都有應用實例。

 

機電跟蹤器是一種絕對位置傳感器。通tong常chang由you體ti積ji較jiao小xiao的de機ji械xie臂bi構gou成cheng，將jiang一yi端duan固gu定ding在zai一yi個ge參can考kao機ji座zuo上shang，另ling一yi端duan固gu定ding在zai待dai測ce對dui象xiang上shang。采cai用yong電dian位wei計ji或huo光guang學xue編bian碼ma器qi作zuo為wei關guan節jie傳chuan感gan器qi測ce量liang關guan節jie處chu的de旋xuan轉zhuan角jiao，再zai根gen據ju所suo測ce得de的de相xiang對dui旋xuan轉zhuan角jiao以yi及ji連lian接jie兩liang個ge傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de臂bi長chang進jin行xing動dong力li學xue計ji算suan，獲huo得de六liu自zi由you度du方fang位wei輸shu出chu。這zhe種zhong跟gen蹤zong器qi性xing能neng較jiao可ke靠kao
，潛qian在zai幹gan擾rao源yuan較jiao少shao
，延yan遲chi時shi間jian短duan。但dan其qi缺que點dian是shi

，跟gen蹤zong器qi測ce量liang精jing度du受shou環huan境jing溫wen度du變bian化hua影ying響xiang，關guan節jie傳chuan感gan器qi的de分fen辨bian率lv低di

，跟gen蹤zong器qi的de工gong作zuo範fan圍wei受shou限xian。在zai一yi些xie特te定ding的de應ying用yong場chang合he （如外科手術訓練），用戶的活動範圍不是重要指標時這種跟蹤器才具有優勢。

 

 

電dian磁ci跟gen蹤zong器qi是shi應ying用yong較jiao為wei廣guang泛fan的de一yi類lei方fang位wei跟gen蹤zong器qi，它ta利li用yong一yi個ge三san軸zhou線xian圈quan發fa射she低di頻pin磁ci場chang
，用yong固gu定ding在zai被bei測ce對dui象xiang上shang的de三san軸zhou磁ci接jie收shou器qi作zuo為wei傳chuan感gan器qi感gan應ying磁ci場chang的de變bian化hua信xin息xi，利li用yong發fa射she磁ci場chang和he感gan應ying信xin號hao之zhi間jian的de稠chou合he關guan係xi確que定ding被bei跟gen蹤zong物wu體ti的de空kong間jian方fang位wei。根gen據ju三san軸zhou勵li磁ci源yuan的de形xing式shi不bu同tong，電dian磁ci跟gen蹤zong器qi分fen為wei交jiao流liu電dian磁ci跟gen蹤zong器qi和he直zhi流liu電dian磁ci跟gen蹤zong器qi。

 

jiaoliudiancigenzongqideliciyuanyousangecichangfangxiangxianghuchuizhidejiaoliudianliuchanshengdeshuangjiciyuangoucheng，cijieshouqiyousantaofenbieceshisangeliciyuandexianquangoucheng。cijieshouqiganyingliciyuandecichangxinxi，genjucongliciyuandaocijieshouqidediancinengliangchuandiguanxijisuancijieshouqixiangduiyuliciyuandekongjianfangwei。shoujisuanxingneng、反應時間和噪聲等因素的影響，勵磁源的工作頻率通常為30-120Hz。為了保證不同環境條件下的信噪比，通常使用7-14kHz的載波對激勵波進行調製。直流電磁跟蹤器的發射器（相當於勵磁源）由(you)繞(rao)立(li)方(fang)體(ti)芯(xin)子(zi)正(zheng)交(jiao)纏(chan)繞(rao)的(de)三(san)組(zu)線(xian)圈(quan)組(zu)成(cheng)

，依(yi)次(ci)向(xiang)發(fa)射(she)器(qi)線(xian)圈(quan)輸(shu)入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)
，使(shi)每(mei)一(yi)組(zu)發(fa)射(she)器(qi)線(xian)圈(quan)分(fen)別(bie)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)調(tiao)製(zhi)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)磁(ci)場(chang)。接(jie)收(shou)器(qi)也(ye)是(shi)由(you)繞(rao)立(li)方(fang)體(ti)芯(xin)子(zi)正(zheng)交(jiao)纏(chan)繞(rao)的(de)三(san)組(zu)獨(du)立(li)線(xian)圈(quan)構(gou)成(cheng)的(de)直(zhi)流(liu)磁(ci)場(chang)方(fang)向(xiang)的(de)周(zhou)期(qi)性(xing)變(bian)化(hua)在(zai)三(san)向(xiang)接(jie)收(shou)器(qi)線(xian)圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)交(jiao)變(bian)電(dian)流(liu)，電(dian)流(liu)強(qiang)度(du)與(yu)本(ben)地(di)直(zhi)流(liu)磁(ci)場(chang)的(de)可(ke)分(fen)辨(bian)分(fen)量(liang)成(cheng)正(zheng)比(bi)。可(ke)在(zai)每(mei)個(ge)測(ce)量(liang)周(zhou)期(qi)獲(huo)得(de)九(jiu)個(ge)數(shu)據(ju)，它(ta)們(men)表(biao)示(shi)三(san)組(zu)接(jie)收(shou)器(qi)線(xian)圈(quan)所(suo)感(gan)應(ying)發(fa)射(she)磁(ci)場(chang)的(de)大(da)小(xiao)
，由(you)電(dian)子(zi)單(dan)元(yuan)執(zhi)行(xing)一(yi)定(ding)的(de)算(suan)法(fa)即(ji)可(ke)確(que)定(ding)接(jie)收(shou)器(qi)相(xiang)對(dui)於(yu)發(fa)射(she)器(qi)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)方(fang)向(xiang)。

 

交jiao流liu電dian磁ci跟gen蹤zong係xi統tong的de接jie收shou器qi通tong常chang體ti積ji小xiao
，適shi合he安an裝zhuang在zai頭tou盔kui顯xian示shi器qi上shang，但dan這zhe種zhong跟gen蹤zong器qi最zui致zhi命ming的de缺que點dian是shi易yi受shou環huan境jing電dian磁ci幹gan擾rao。發fa射she器qi產chan生sheng的de交jiao流liu磁ci場chang對dui附fu近jin的de電dian子zi導dao體ti特te別bie是shi鐵tie磁ci性xing物wu質zhi非fei常chang敏min感gan，交jiao流liu旋xuan轉zhuan磁ci場chang在zai鐵tie磁ci性xing物wu質zhi中zhong產chan生sheng渦wo流liu，從cong而er產chan生sheng二er級ji交jiao流liu磁ci場chang，使shi得de由you交jiao流liu勵li磁ci源yuan產chan生sheng的de磁ci場chang模mo式shi發fa生sheng畸ji變bian，這zhe種zhong畸ji變bian會hui引yin起qi嚴yan重zhong的de測ce量liang誤wu差cha。

 

直(zhi)流(liu)電(dian)磁(ci)跟(gen)蹤(zong)器(qi)最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)是(shi)隻(zhi)在(zai)測(ce)量(liang)周(zhou)期(qi)開(kai)始(shi)時(shi)產(chan)生(sheng)渦(wo)流(liu)，一(yi)旦(dan)磁(ci)場(chang)達(da)到(dao)穩(wen)態(tai)狀(zhuang)態(tai)，就(jiu)不(bu)再(zai)產(chan)生(sheng)渦(wo)流(liu)。隻(zhi)要(yao)在(zai)測(ce)量(liang)前(qian)等(deng)待(dai)渦(wo)流(liu)衰(shuai)減(jian)就(jiu)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)渦(wo)流(liu)效(xiao)應(ying)，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)畸(ji)變(bian)渦(wo)流(liu)場(chang)產(chan)生(sheng)的(de)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)。

 

 

利用不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差相位差或者聲壓差可以進行定位與跟蹤，一般有脈衝波飛行時間（TIme-of- flight，TOF）測量法和連續波相位相幹測量法兩種方式。TOF測ce量liang法fa是shi在zai特te定ding的de溫wen度du條tiao件jian下xia
，通tong過guo測ce量liang聲sheng波bo從cong發fa射she器qi到dao接jie收shou器qi之zhi間jian的de傳chuan播bo時shi間jian來lai確que定ding傳chuan播bo距ju離li的de一yi種zhong方fang法fa大da多duo數shu超chao聲sheng波bo跟gen蹤zong器qi都dou采cai用yong這zhe種zhong測ce量liang方fang法fa。此ci方fang法fa的de數shu據ju刷shua新xin率lv受shou到dao幾ji個ge因yin素su的de限xian製zhi，聲sheng波bo的de傳chuan輸shu速su度du約yue為wei340m/s，zhiyoudangfashebodebozhenmiandaodachuanganqishicaikeyidedaoyouxiaodeceliangshuju。erqiebixuyunxufasheqizaichanshengmaidonghoufachujihaomiaodeshengmaichong，bingqiezaixindeceliangkaishiqiandengdaifashemaichongxiaoshi。yinweimeigefasheqi-傳chuan感gan器qi組zu都dou需xu要yao單dan獨du的de脈mai衝chong飛fei行xing序xu列lie
，測ce量liang所suo需xu要yao的de時shi間jian等deng於yu單dan組zu飛fei行xing時shi間jian乘cheng以yi組zu合he數shu目mu。這zhe種zhong飛fei行xing時shi間jian測ce量liang係xi統tong的de精jing度du取qu決jue於yu檢jian測ce發fa射she聲sheng波bo到dao達da接jie收shou器qi準zhun確que時shi刻ke的de能neng力li，環huan境jing中zhong諸zhu如ru鑰yao匙chi叮ding咱zan響xiang的de聲sheng音yin都dou會hui影ying響xiang測ce量liang精jing度du
，空kong氣qi流liu動dong和he傳chuan感gan器qi閉bi鎖suo也ye會hui導dao致zhi測ce量liang誤wu差cha產chan生sheng。

 

lianxuboxiangweixiangganceliangfatongguobijiaocankaoxinhaohejieshoudaodefashexinhaozhijiandexiangweilaiquedingfasheyuanhejieshouqizhijiandejuli。cifangfaceliangjingdujiaogao，shujushuaxinpinlvgao，ketongguoduocilvbokefuhuanjingganraodeyingxiang，erbuyingxiangxitongdejingdu
、時間響應特性等。

 

與(yu)電(dian)磁(ci)跟(gen)蹤(zong)器(qi)相(xiang)比(bi)，超(chao)聲(sheng)波(bo)跟(gen)蹤(zong)器(qi)最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)是(shi)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)外(wai)部(bu)磁(ci)場(chang)和(he)鐵(tie)磁(ci)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)，測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)較(jiao)大(da)。基(ji)於(yu)聲(sheng)波(bo)飛(fei)行(xing)時(shi)間(jian)法(fa)的(de)跟(gen)蹤(zong)器(qi)易(yi)受(shou)偽(wei)聲(sheng)音(yin)脈(mai)衝(chong)的(de)幹(gan)擾(rao)，在(zai)小(xiao)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)內(nei)具(ju)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)精(jing)度(du)和(he)時(shi)間(jian)響(xiang)應(ying)特(te)性(xing)。但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)作(zuo)用(yong)距(ju)離(li)的(de)增(zeng)大(da)
，這(zhe)類(lei)跟(gen)蹤(zong)器(qi)的(de)數(shu)據(ju)刷(shua)新(xin)頻(pin)率(lv)和(he)精(jing)度(du)降(jiang)低(di)。而(er)基(ji)於(yu)連(lian)續(xu)波(bo)相(xiang)幹(gan)測(ce)量(liang)法(fa)的(de)跟(gen)蹤(zong)器(qi)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)刷(shua)新(xin)頻(pin)率(lv)
，因(yin)而(er)有(you)利(li)於(yu)改(gai)善(shan)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)度(du)、響應性、celiangfanweihelubangxing，qiebuyishouweimaichongdeganrao。buguoshangshuliangzhonggenzongqidouhuiyinweikongqiliudonghuozhechuanganqibisuochanshengwucha。danruguocaiyongshidangdetiaozhicuoshi，jiukeyigaishanlianxuboxiangweiceliangfadehuanjingtexing，youwangshixiangaojingdu、高數據刷新率和低延遲的聲學跟蹤器。

 

1966年，美國MIT林肯實驗室的Roberts研製了一種超聲式位移跟蹤器LincolnWand，該眼蹤器基於聲波飛行時間測量法，使用四個發射器和一個接收器，跟蹤精度和分辨率隻達到5mmoLogitech開發了另一種基於TOF的超聲波跟蹤係統，又稱為RedBaron，其眼蹤精度和分辨率也隻達到幾毫米。

 

 

光電眼蹤器（又稱為視覺眼蹤器）是shi利li用yong環huan境jing光guang或huo者zhe控kong製zhi光guang源yuan發fa出chu的de光guang，在zai圖tu像xiang投tou影ying平ping麵mian上shang的de不bu同tong時shi刻ke或huo者zhe不bu同tong位wei置zhi的de投tou影ying，計ji算suan出chu被bei跟gen蹤zong對dui象xiang的de方fang位wei。在zai有you控kong製zhi光guang源yuan的de情qing況kuang下xia，通tong常chang使shi用yong紅hong外wai光guang，以yi避bi免mian跟gen蹤zong器qi對dui用yong戶hu的de幹gan擾rao。

 

從結構方式的角度看，光電跟蹤器分為“外-內”（outside-in
，OI）和“內-外”（inside-out，10）兩種結構方式。對於“外-內”方式而言，傳感器固定，發射器安裝在被跟蹤對象上
，這意味著傳感器“向內注視”遠處運動的目標，這種係統需要極其昂貴的高分辨率傳感器。對於“內-外”方式而言，發射器固定，傳感器安裝在運動對象上，這意味著傳感器從運動目標“向外注視”。在工作範圍內使用多個發射器可以提高精度
，擴展工作範圍。

 

內(nei)一(yi)外(wai)式(shi)光(guang)電(dian)跟(gen)蹤(zong)器(qi)的(de)時(shi)間(jian)響(xiang)應(ying)特(te)性(xing)良(liang)好(hao)，具(ju)有(you)數(shu)據(ju)刷(shua)新(xin)頻(pin)率(lv)高(gao)，適(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)廣(guang)
，相(xiang)位(wei)滯(zhi)後(hou)小(xiao)等(deng)潛(qian)在(zai)優(you)勢(shi)，更(geng)適(shi)合(he)於(yu)實(shi)時(shi)應(ying)用(yong)。但(dan)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)存(cun)在(zai)虛(xu)假(jia)光(guang)線(xian)、表biao麵mian模mo糊hu或huo者zhe光guang線xian遮zhe擋dang等deng潛qian在zai誤wu差cha因yin素su，為wei了le獲huo得de足zu夠gou的de工gong作zuo範fan圍wei而er使shi用yong短duan焦jiao鏡jing頭tou
，係xi統tong測ce量liang精jing度du降jiang低di。多duo發fa射she器qi結jie構gou是shi一yi種zhong解jie決jue方fang案an，卻que以yi複fu雜za性xing和he成cheng本ben為wei代dai價jia。因yin此ci，光guang電dian跟gen蹤zong器qi必bi須xu在zai精jing度du、測量範圍和價格等因素之間作出折中選擇
，而且必須保證光路不被遮擋。

 

 

慣性跟蹤器利用陀螺的方向跟蹤能力，測量三個轉動自由度的角度變化;利(li)用(yong)加(jia)速(su)度(du)計(ji)測(ce)量(liang)三(san)個(ge)平(ping)動(dong)自(zi)由(you)度(du)的(de)位(wei)移(yi)。以(yi)前(qian)這(zhe)種(zhong)方(fang)位(wei)跟(gen)蹤(zong)方(fang)法(fa)常(chang)被(bei)用(yong)於(yu)飛(fei)機(ji)和(he)導(dao)彈(dan)等(deng)飛(fei)行(xing)器(qi)的(de)導(dao)航(hang)設(she)備(bei)中(zhong)，比(bi)較(jiao)笨(ben)重(zhong)。隨(sui)著(zhe)陀(tuo)螺(luo)和(he)加(jia)速(su)度(du)計(ji)的(de)微(wei)型(xing)化(hua)
，該(gai)跟(gen)蹤(zong)方(fang)法(fa)在(zai)民(min)用(yong)市(shi)場(chang)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)到(dao)青(qing)睞(lai)。不(bu)需(xu)要(yao)發(fa)射(she)源(yuan)是(shi)慣(guan)性(xing)式(shi)跟(gen)蹤(zong)器(qi)最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)
，然(ran)而(er)傳(chuan)統(tong)的(de)陀(tuo)螺(luo)技(ji)術(shu)難(nan)以(yi)滿(man)足(zu)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)
，測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)易(yi)隨(sui)時(shi)間(jian)產(chan)生(sheng)角(jiao)漂(piao)移(yi)，受(shou)溫(wen)度(du)影(ying)響(xiang)的(de)漂(piao)移(yi)也(ye)比(bi)較(jiao)明(ming)顯(xian)需(xu)要(yao)有(you)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang)措(cuo)施(shi)。新(xin)型(xing)壓(ya)電(dian)式(shi)固(gu)態(tai)陀(tuo)螺(luo)在(zai)上(shang)述(shu)性(xing)能(neng)方(fang)麵(mian)有(you)大(da)幅(fu)度(du)改(gai)善(shan)。