Dies ist das älteste der möglichen Verfahren. Es ist bis heute das genaueste und schnellste Verfahren.
Es hat jedoch den Nachteil, daß bei dieser Tracking Methode immer eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Aktor und der Hardware besteht, und somit nur Bewegungen innerhalb eines bestimmten Raumes möglich sind.
Das Verfahren ist heute meistens so realisiert, daß ein Arm mit mehreren Gelenken verwendet wird, an dessen Ende sich der Datenhelm bzw. der Datenhandschuh befindet.
Es besteht somit ein bestimmter Fixpunkt, zu dem die einzelnen Abstände fest vermessen werden können.
Durch die verschiedenen Gelenke sind die Bewegungen praktisch in allen 6 Freiheitsgraden möglich, so daß es normalerweise nicht schlimm ist, wenn der Aktionsradius bei diesem System nicht beliebig ausgedeht werden kann.
Die Erfassung der einzelnen Abstände zwischen den Gelenken erfolgt im Normalfall auf optischem Wege, da dies weniger Reibungsverluste als eine mechanische Abtastung verursacht und damit die Bewegungsfreihiet nicht noch weiter eingeschränkt wird.
Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile:
Sehr genaues und schnelles Verfahren mit geringem Lag
billig (da keine teure Elektronik nötig ist)
Es hat jedoch folgende Nachteile:
eingeschränkte Bewegungsfreiheit des Anwenders
geringer Aktionsradius
Dieses ist das heute am meisten verbreitete Verfahren, welches die größte Flexibilität bietet.
Es werden bei diesem Verfahren in Sender und Empfänger 3 dimensionale Spulen verwendet, durch welche der Strom somit in den 3 möglichen Raumkoordinaten fließen kann.
Hierzu werden vom Sender nacheinander 3 Magnetfelder erzeugt, welche senkrecht aufeinander stehen und nacheinander an den Empfänger übermittelt werden.
Diese Magnetfelder verursachen im Empfänger wiederum 3 induktive Ströme, welche dann wiederum in den Spulen des Empfängers jeweils ein Magnetfeld erzeugen.
Der Empfänger mißt somit für jeden der 3 Ströme die entstehenden Magnetfelder bzw. die Stärke des induzierten Stromes, und kann auf diese Art 9 Messwerte berechnen, welche die Koordinaten des Senders im 3 dimensionalen Raum widerspiegeln.
Es ist jedoch bei diesem Verfahren nötig, daß am Anfang das System kalibriert wird, denn sonst kann der Anfangsabstand zwischen Sender und Empfänger später nicht korrekt bestimmt werden.
Dies wird im Normalfall so durchgeführt, daß am Anfang zuerst die Abstände von Sender und Empfanger ermittelt werden, indem ein bestimmter Abstand zwischen Sender und Empfänger gewählt wird, und diese Position dann als Referenzposition verwendet wird, zu der alle folgenden Berechnungen relativ durchgeführt werden.
Es gibt jedoch elektromagnetische Verfahren, bei denen nicht mehrere Tracking Systeme gleichzeitig eingesetzt werden können, weil sich sonst die einzelnen Magnetfelder stören, und es durch die entstehenden Interferenzen (Verzerrungen der Magnetfelder durch Überlagerung) nicht mehr möglich ist die einzelnen Positionen korrekt zu bestimmen.
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen besteht darin, daß die einzelnen Systeme miteinander zeitlich synchronisiert werden, so daß immer nur ein System ein Magnetfeld erzeugt.
Dies führt jedoch zu dem Nachteil, daß nun immer nur die Daten eines einzelnen Senders ermittelt werden können und das System insgesamt sehr langsam wird, da es relativ lange dauert, bis wieder Daten vom einzelnen Sender beim Empfänger ankommen.
Die meisten der heute erhältlichen Systeme haben jedoch nicht mehr diesen Nachteil, so daß dieses Verfahren heute praktisch den Einsatz von beliebig vielen Tracking Systemen gleichzeitig erlaubt.
Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile:
berührungsloses System, daher große Bewegungsfreiheit
Empfänger und Sender sind sehr klein und somit leicht zu befestigen
relativ hohe Genauigkeit, da immer 3 * 3 Koordinaten bestimmt werden
Es hat jedoch folgende Nachteile:
störanfällig gegenüber starken Megnetfeldern
bei älteren Systemen wegen aufwendiger Messung lange Verzögerungszeiten
Genaue Systeme sind sehr teuer
Bei diesem Verfahren wird mit Ultraschall gearbeitet, es ist somit das preisgünstigste der Verfahren.
Der Sender besteht bei diesem System nur aus einem oder mehreren Ultraschallautsrechern, welche einen Ton zur Bestimmung der Koordinaten des Senders aussenden.
Der Empfänger besteht hier aus 3 Mikrofonen, welche in einem bestimmten Abstand zueinander zu einem Dreieck zusammengebaut sind.
Jedes der Mikrofone erfasst nun den Ton vom Sender aus einem anderen Winkel.
Dies hat zur Folge daß auf dem Weg von Sender zu den einzelnen Mikrofonen verschiedene Laufzeiten auftreten, was dem Empfänger somit ermöglicht aus diesem Laufzeiten, bzw. aus den relsultierenden Phasendifferenzen den jeweiligen Abstand zum Sender zu berechnen.
Die meisten der Empfänger benutzen nur die Laufzeitdifferenz zur Bestimmung der Abstände, da diese einfacher zu realisieren ist, als die Phasendifferenzmessung, und auch der Aufwand an erforderlicher Elekronik enorm verschieden ist.
Ultralschall hat jedoch eine relativ große Wellenlänge, so daß aus diesem Grund die Genauigkeit des Verfahrens sehr eingeschränkt ist.
Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile:
berührungsloses System, daher große Bewegungsfreiheit
Empfänger und Sender sind sehr klein und somit leicht zu befestigen
SEHR preiswert zu realisieren
Es hat jedoch folgende Nachteile:
störanfällig gegenüber akustischen Störungen aller Art
Sender muß direkt auf Empfänger ausgerichtet sein
Kleiner Aktionsradius, da geringe Reichweite
Bei diesem Verfahren gibt es mehrere Möglichkeiten, wie das Tracking auf optischem Wege realisiert werden kann.
Aktive Optische Verfahren
Am Objekt (z.B. dem Datenhandschuh) sind Infrarot-Leuchtdioden angebracht, deren Position von Infrarotempfängern an der Zimmerdecke erfasst werden
Am Objekt (z.B. Datenhelm) ist eine Videokamera angebracht, welche die Impulse vom blinkenden Inrarotdioden, welche an der Decke in bestimmten Abständen angebracht sind, registiert.
Passive Optische Verfahren
Am Objekt befinden sich refektierende Markierungen, welche von Kameras im Raum erfasst werden. Sie dienen dazu, die Position des Objektes im Raum zu bestimmen, wobei Algorithmen der Bilderkennung eingesetzt werden, welche es erlauben ein Objekt im Raum zu verfolgen. (Dieses Verfahren wird auch "Optical Radar" genannt)
Bilderkennende Systeme verfolgen die einzelnen Objekte an Hand von bestimmten optischen Merkmalen und bestimmen so die Position der Objekte im Raum
Aktive optische Verfahren sind wegen des hohen technischen Aufwandes nur für wenige Anwendungen geeignet.
Sie werden vor allem dann eingesetzt, wenn das zu verfolgende Objekt einen großen Aktionsradius haben muß.
Passive Systeme dagegen sind eine sehr preisgünstige Methode, um ein Objekt Kabel- und Berührungslos im Raum zu verfolgen.
Wenn die Kameras vorhanden sind, können praktisch beliebige Objekte verfolgt werden, so daß verschiedene Einsatzmöglichkeiten bestehen.
Im Moment ist der Rechenaufwand für die Bilderkennung noch sehr groß, so daß hierdurch im Normalfall eine hohe Verzögerungszeit entsteht.
Es kann jedoch davon ausgegangen werden daß in nächster Zeit die Hardware immer billiger wird, so daß dieses Verfahren sich vermutlich durchsetzen wird.
Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile:
berührungsloses System, daher große Bewegungsfreiheit
flexibel, da einfach an Objekte anpaßbar
Es hat jedoch folgende Nachteile:
direkte Sichtverbindung zwischen Kamera und Objekt ist nötig
je nach Objekt ist aufwendiger Algorithmus zu Erkennung nötig
Wegen aufwendigem Algorithmus hohe Verzögerungszeit
Dieses System beruht auf dem physikalischen Gesetz der Messung von Rotationsbewegungen.
Es erlaubt nicht das Messen von Drehungen selbst, sondern nur die Bestimmung der Positionsänderung in einer Linie zum Drehpunkt (Fixpunkt) hin.
Das Verfahren arbeitet mit einem keinen Kreisel, welcher von einim Elektromotor mit hoher Drehzahl gedreht wird.
Optische Sensoren erfassen nun Änderungen im Drehverhalten des Kreisels.
Diese Änderungen entstehen schon bei kleinen Bewegungen, die von dem Objekt, welches den Kreisel enthält, gemacht werden.
Ein solcher Kreiselsensor hat jedoch den Nachteil, daß er nur Bewegungen in einer Dimension verfolgen kann, da er nur einen Freiheitsgrad hat.
Um eine Position im 3 dimensionlen Raum bestimen zu können sind also somit 3 solcher Kreiselsensoren nötig.
Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile:
Schnell und genau (da sehr empfindlich)
kompakte Bauweise (System kann klein sein)
in sich geschlossene Einheit (unempfindlich gegen äußere Einflüsse)
Benötigt keinen Empfänger
Es hat jedoch folgende Nachteile:
zur Bestimmung von beliebigen Bewegungen nicht einsetzbar
Zur Zeit noch sehr teuer
Dieses Verfahren benutzt das global auf der Erde verfügbare Satellitennavigationssystem GPS, es könnte in naher Zukunft alle anderen Systeme ablösen.
Das System nutzt diese Satelliten um die Positon eines beliebigen Objektes zu bestimmen.
Das Objekt muß hierzu nun mit einem GPS Sender bzw. Empfänger ausgestattet werden.
Hat jedoch im Moment noch den Nachteil, daß es im zivilen Bereich nur eine ungenaue Positionsbestimmung mit einer beschränkten Genauigkeit zuläßt.
Es könnte jedoch die Genauigkeit durch den Einsatz von weiterer Technik fast beliebig erhöht werden.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß zur Bestimmung der Position nur ein GPS Empfänger nötig wäre, der relativ billig zu erwerben ist.
Es ist zu vermuten daß in den kommenden Jahren dieses System immer mehr ausgebaut wird, und daß somit die Position eines Objektes praktisch beliebig genau bestimmt werden kann.
Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile:
Beliebiger Aktionsradius
Empfänger und Sender werden durch Massenproduktion billig
Es hat jedoch folgende Nachteile:
Kreisbewegungen sind nicht feststellbar
je nach Systemausbau geringe räumliche Auflösung
Vertikale Bewegungen sind nur ungenau bestimmbar