[发明专利]指示视线误差的导航系统和方法

权利要求书

1.一种导航系统，包括：

跟踪装置，其包括：能够附着至目标的底座；跟踪元件；连接器，连接器用于将所述跟踪元件耦合至所述底座从而允许所述跟踪元件在至少一个自由度内相对于所述底座发生移动，由此将所述跟踪元件置于预期取向内；以及取向传感器，判断所述跟踪元件是否处于预期取向；

具有至少一个传感器的照相机单元，传感器能够跟踪所述跟踪元件；

显示器；以及

计算系统，其被配置为判断所述跟踪元件是否处于预期取向内，如果所述跟踪元件未处于预期取向内，那么指示用户在所述至少一个自由度内使所述跟踪元件相对于所述底座发生移动，

其中，为了指示用户，所述计算系统还被配置为通过在所述显示器上图形表示所述跟踪元件的当前取向，通过随着用户移动所述跟踪元件而在所述显示器上动态地调整所述图形表示，以及通过在所述显示器上对所述预期取向进行图形表示从而使得用户能够在视觉上确定所述当前取向与所述预期取向有多接近，而在所述显示器上显示指令，

其中所述跟踪元件能够产生视线跟踪信号，以及

其中响应于所述跟踪元件处于期望方向，在所述跟踪元件与所述照相机单元的所述至少一个传感器之间建立视线关系。

2.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述视线跟踪信号具有中央信号轴，并且所述计算系统被配置为指示用户在所述至少一个自由度内移动所述跟踪元件，从而将中央信号轴置于大体垂直于重力方向的位置上。

3.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述跟踪装置包括支撑所述跟踪元件的跟踪头，所述跟踪头能够相对于所述底座移动，从而将所述跟踪元件置于所述预期方向内。

4.根据权利要求3所述的导航系统，包括受到所述跟踪头支撑的第二跟踪元件和第三跟踪元件。

5.根据权利要求4所述的导航系统，其中，所述跟踪元件的每个是发光二极管。

6.根据权利要求4所述的导航系统，其中，所述跟踪元件的每个是反射体球。

7.根据权利要求4所述的导航系统，其中，所述跟踪元件的每个是视线跟踪元件。

8.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述跟踪装置包括陀螺仪。

9.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述跟踪元件是光学标记、射频接收器、射频发送器、磁场传感器、磁场发生器、超声波传感器或超声波发射器之一。

10.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述跟踪装置能够附着至骨骼。

11.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述连接器被配置为允许所述跟踪元件在两个自由度内相对于所述底座移动，从而将所述跟踪元件置于所述预期取向内。

12.一种导航系统，其中，所述导航系统包括跟踪装置，跟踪装置包括底座、跟踪元件、连接器、具有至少一个传感器的照相机单元以及取向传感器，所述跟踪元件能够产生视线跟踪信号，传感器能够跟踪所述跟踪元件，连接器将跟踪元件耦合至底座以允许跟踪元件相对于底座在至少一个自由度内移动，取向传感器判断所述跟踪元件是否处于预期取向，所述导航系统包括：

用于判断跟踪元件是否处于预期取向内的单元；以及

用于如果跟踪元件未处于预期取向内那么指示跟踪元件在至少一个自由度内相对于底座移动的单元；

用于在导航系统的显示器上图形表示所述跟踪元件的当前取向以及随着所述跟踪元件被移动而动态地调整所述图形表示的单元；

用于在所述显示器上对所述预期取向进行图形表示从而使得能够在所述当前取向与所述预期取向之间进行视觉比较的单元；以及

用于响应于所述跟踪元件处于期望方向，在所述跟踪元件与所述照相机单元的所述至少一个传感器之间建立视线关系的单元。