用于提供替代现实搭乘体验的系统和方法与流程

相关申请案的相互参考

本申请案主张本案发明人于2014年11月16日提交的临时专利申请案(ppa)序列号62/080,325的权益，并通过引用整体并入本文。

本发明原则上有关显示器，尤其是有关提供替代现实(alternatereality)给一用户的一系统。

背景技术：

诸如游乐设施、游乐旋转木马、列车、车辆、地铁、公交车、自动车及飞机等移动物体，它们全部都是基于自身的运作而产生移动。这些机械化来源中的每一个，相对于其自身的运输应用，都可以在已知轨道中旅行。每个交通工具机构，无论其配置如何，都产生自身拥有的移动类型。

基于交通工具的游乐设施，例如过山车(rollercoasters)，通常由一已知的路线(例如轨道或水道)及一交通工具组成。诸如此种的游乐设施是机械简单、可靠的，并且以高速度(highspeeds)、环路(loops)、滚动(rolls)及持续的g力(sustainedg-forces)有关的感觉对待搭乘者们。

游乐设施对所述搭乘者所创造的兴奋感(即是沿着一轨道的搭乘，对所述搭乘者产生诸如所述交通工具所经历的角冲量(undergoesangular)、上升(elevation)与速度变化的g力，以及穿越一旅程的所述景色)已经将游乐设施创造为每个游乐园的重要景点，并且对游乐园的业务最有影响力。

因为游乐设施对一游乐园的业务很重要，所以定期提供新的游乐设施的需要对于所述游乐园的发展变得更为重要。然而，任何更新、升级或重建这些游乐设施所需的费用，包括铺设新轨道和/或构建新景观的成本通常都很高，特别是当任何此类更改通常会涉及安全问题时，进行续约、升级及改造成本更高。

另一个问题是即使在一过山车对所述搭乘者提供足够的兴奋的情况下也是如此；所述搭乘者们仍然会反复看到相同的景观，这可能导致搭乘者们很快地丧失兴趣。

技术实现要素：

根据本实施例的教导，提供一种用于提供一替代现实给一用户的方法，包括：提供一搭乘地图，所述搭乘地图描述所述用户通过一实体空间的一路径；提供一替代现实文件，所述替代现实文件包含足以实现一给定替代现实的一数据；提供所述用户的一实体位置；提供所述用户的一注视数据；基于所述搭乘地图及所述提供的实体位置，决定所述用户在所述搭乘地图中的一当前位置；及计算一参考，所述计算基于所述用户在所述搭乘地图中的所述当前位置、所述提供的注视数据及所述替代现实，所述参考指示所述替代现实的哪些部分将提供给所述用户，其中所述实体位置是基于通过所述用户佩戴的数个传感器而被提供。

在一可选的实施例中，所述用户的所述实体位置是特定对于所述用户，并非对于所述用户的一交通工具。在另一个可选的实施例中，所述用户的所述实体位置仅使用通过所述用户佩戴的多个传感器而被提供。在另一个可选的实施例中，所述传感器是属于通过所述用户佩戴的一头戴式装置(hmd)。在另一个可选的实施例中，所述传感器的一部分是属于通过所述用户佩戴的一头戴式装置(hmd)，所述传感器的另一部分为通过所述用户佩戴的一可穿戴式配件。在另一个可选的实施例中：基于所述参考提供所述替代现实的一部分给所述用户。在另一个可选的实施例中，所述用户在一轨道上移动中，所述轨道为用于一已知移动路径的一实体结构，并且所述决定所述用户的一当前位置是与所述用户在所述轨道上的移动同步。在另一个可选的实施例中，所述搭乘地图为一个体搭乘地图，所述体搭乘地图是基于在相对于一轨道的一路径上的一移动交通工具中的所述用户的位置。在另一个可选的实施例中，所述搭乘地图是一多层地图，所述多层地图是描述所述用户通过一实体空间移动的基于时间及基于空间的一数据的一组合。

根据本实施例的教导，提供一种用于提供一替代现实给一用户的系统，包括：一个或多个传感器，被所述用户佩戴；及一处理系统，包含一个或多个处理器，所述处理系统被配置用以：接收一搭乘地图，所述搭乘地图描述所述用户通过一实体空间的一路径；接收一替代现实文件，所述替代现实文件包含足以实现一给定替代现实的一数据；从被所述用户佩戴的一个或多个传感器接收一传感器数据；基于所述传感器数据导出所述用户的一实体位置；接收所述用户的一注视数据；基于所述搭乘地图及所述实体位置，决定所述用户在所述搭乘地图中的一当前位置；以及，计算一参考，所述计算是基于所述用户在所述搭乘地图中的所述当前位置、所述注视数据及所述替代现实，所述参考指示所述替代现实的哪些部分将提供给所述用户。

在一可选的实施例中，所述处理系统通过所述用户佩戴。在另一个可选的实施例中，所述注视数据是通过所述用户佩戴的一头戴式显示器(hmd)而被提供。在另一个可选的实施例中，所述用户的所述实体位置是特定对于所述用户，并非对于所述用户的一交通工具。在另一个可选的实施例中，所述用户的所述实体位置是仅使用通过所述用户佩戴的多个传感器而被提供。在另一个可选的实施例中，所述多个传感器被配置在通过所述用户佩戴的一头戴式装置(hmd)中。在另一个可选的实施例中，所述多个传感器的一部分被配置在通过所述用户佩戴的一头戴式装置(hmd)中，并且所述传感器的另一部分被配置为通过所述用户佩戴的多个可穿戴式配件。在另一个可选的实施例中，所述处理系统还被配置用以基于所述参考提供所述替代现实的一部分给所述用户。在另一个可选的实施例中，所述用户在一轨道上移动中，所述轨道为用于一已知移动路径的一实体结构，并且所述决定所述用户的一当前位置是与所述用户在所述轨道上的移动同步。在另一个可选的实施例中，所述搭乘地图为一个体搭乘地图，所述个体搭乘地图是基于所述用户在相对于一轨道的一路径上的一移动交通工具中的位置。在另一个可选的实施例中，所述搭乘地图是一多层地图，所述多层地图是描述所述用户通过一实体空间移动的基于时间的数据及基于空间的数据的一组合。在另一个可选的实施例中，所述用户是一过山车上的一搭乘者，并且所述用户的头部通过一双带配置固定一头戴式显示器，所述双带配置包括所述用户的下巴下方的至少一带体及所述用户的头部上方的至少一带体。

在一可选的实施例中，所述替代现实是通过一头戴式显示器(hmd)提供给一用户。

根据本实施例的教导，提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其上嵌有用于提供一替代现实给一用户的一计算机可读代码，所述计算机可读代码包括一程序代码用于：提供一搭乘地图，所述搭乘地图描述所述用户通过一实体空间的一路径；提供一替代现实文件，所述替代现实文件包含足以实现一给定替代现实的一数据；提供所述用户的一实体位置；提供所述用户的一注视数据；基于所述搭乘地图及所述提供的实体位置，决定所述用户在所述搭乘地图中的一当前位置；及计算一参考，所述计算基于所述用户在所述搭乘地图中的所述当前位置、所述提供的注视数据及所述替代现实，所述参考指示所述替代现实的哪些部分将提供给所述用户，其中所述实体位置是基于通过所述用户佩戴的数个传感器而被提供。

根据本实施例的教导，提供一种计算机程序，可以被加载到一客户端，所述客户端通过一网络连接到一服务器计算机，使得运行所述计算机程序的所述客户端构成根据所述实施例的任一个的一系统中的一处理系统。

附图说明

本实施例仅通过示例的方式参照附图进行描述，其中：

图1a是处于一开放配置中的一当前实施例的一头戴式装置的一草图。

图1b是处于一闭合(可操作)配置的所述当前实施例的一头戴式装置的一草图。

图2是多个系统模块的一细部。

图3a至图3d是多个加速度持续时间限制的多个曲线图。

图4是创建和显示一替代现实的一方法的一草图。

图5是用于同步替代与实际环境的一方法的一流程图。

图6将划分一实体地图为分开的多个部分的一草图。

图7a是所述系统的所述主要部件的一高阶草图。

图7b是系统模块的配置与布署的一高阶图。

图8是被配置用以实现本发明的所述处理模块的一示例性系统的一高阶局部框图。

具体实施方式

根据本实施例的所述系统及方法的所述原理及运作可以参考附图和所附描述而被更好地理解。本发明是一种用于在一移动物体上的一搭乘期间提供多个替代现实模拟给一用户的一系统。

使用所述系统的一优选实施例为通过在一过山车上的一搭乘者，但是多个实施例可以被应用到沿着一已知路径旅行的一任何移动物体。为了这个文件中的简洁和清晰，所述一般的机械化移动物体来源示例是在一主题乐园的一过山车。基于这样的描述，本领域技术人员将能够实现用于其他环境的多个实施例，包括但不限于在相对固定的多个路径上移动的多个物体或其他移动的多个物体(不沿一已知路径旅行)。例如：一车辆中的搭乘者们，诸如在后排座位上的孩童们，可以基于车辆的多种移动供给一般的多个故事。在通过一车载网络从(基于)所述交通工具全球定位系统(gps)获得一车辆的已知道路行程(实际搭乘地图、个人搭乘地图)的情况下，所述系统知道所述规划的道路行程的目的地及行车路线，并且可以对所述搭乘者(孩童)规划一相应的替代现实环境。在这种情况下，所述实体搭乘地图是普通的，或粗略的，取决于所述行驶模式而加或减一数量。在不知道(未知)所述行程(实体搭乘地图)的情况下，所述系统从所述系统的多个传感器使用的反馈，用以决定用户移动，并呈现一更广泛的替代现实环境。在另一个示例中，所述系统也可以被使用在没有一移动的交通工具的情况下，例如在一人行走时。在这种情况下，应留意在所述用户踏越的所述用户环境中注意所述安全性，诸如对所述用户提供安全的界限。

在这个文件的所述内容中，所述系统也被称为“hmd系统”，如同所述hmd(头戴式装置/显示器)为所述系统的所述主要部件中的一种。

所述术语“用户”和“搭乘者”通常可互换使用。在本说明书中，除非另有说明，否则对所述hmd的一搭乘者或用户的引用也被简称为所述用户或所述hmd。对于所述用户的引用包括所述用户的一个或多个部分，诸如所述用户的身体、头部、手臂等，如同将从内容中显而易见的。

所述术语“替代环境”，“替代现实”，“替代现实场景”，“场景”，“虚拟环境”和“虚拟世界”，被类似地使用，并且将从内容中显而易见的使用。

“实体空间”是在所述现实世界中的空间，与“虚拟空间”相反，其中所述替代现实的发生，通常是三个维度的(3d)，但也可以是适合作为所述特定应用的二个维度的(2d)。

相应地，“实体位置”是在实体空间中的一实际的真实位置，相比较于″虚拟位置″是在虚拟空间中的一计算位置(诸如在一替代现实中的一搭乘者的所述虚拟位置)。

“真实移动”或“实体移动”通常是指在实体空间中的移动(诸如在一移动的过山车上的搭乘者)，而同时“虚拟移动”是指在虚拟空间中的移动(如在一太空船飞行的战士)。所述搭乘者(在过山车上)的真实移动与所述(搭乘者作为)战士的虚拟移动同步，以提供(演示)在一太空船飞行的所述战士的所述替代现实。

在这个文件的所述内容中，所述术语“轨道”通常用于指出用于移动的一实体结构。诸多轨道通常是固定的，诸如过山车轨道或游乐转盘平台等永久性结构，并且还包括一车辆行驶的街道或一个人行走的廊道。相应地，一“实体地图”也被称为一“实体搭乘地图”或“旅行路线”的是所述轨道的一地图。

类似于一“轨道”对应于一实体结构，所述术语“路径”对应于一逻辑移动。通常，一轨道将具有一相应的路径。所述路径可以是一物体(通常是一用户)参照所述实体轨道的所述逻辑的或实际的移动。请注意，相同轨道旅行的数个相异物体可能有数个相异路径，例如，一车辆与沿着一公路旅行的一个人。另一个例子是两个过山车座位-每个座位都在相同轨道旅行，但是在相对于所述轨道的一相异位置，因此将具有一相异路径。

通常，一“搭乘地图”是通过实体空间对于一路径的一描述或一物体的路径。一搭乘地图可以被视为在基于用以移动(诸如一过山车轨道)的一实体结构上的一物体(诸如一过山车)的所述逻辑移动。一搭乘地图通常包括一附加的信息，例如诸多部分及诸多检查点(如下所述)。一“个体搭乘地图”为一搭乘地图，用于参照所述轨道的一特定位置，例如：相对于一过山车轨道的一特定车辆中的一特定座位。

在本文件的所述内容中，所述术语“瞬时”、“实际”及“实时”是在本领域中通常已知的被使用为，足够快，以使一用户确实经历任何明显的延迟。

近年来，基于交通工具的游乐设施遇到来自一新型搭乘用具的竞争，这实质上是一种改进的飞行模拟器。搭乘者们乘坐在一个安装在一液压致动的移动基座上的一盒状胶囊内。所述胶囊的所述室内包括一音频/视觉系统，并且所述搭乘者们面对所述系统的视觉显示器。作为所述基本及数种音频/视觉信号的所述移动信号以同步方式记录。当所述移动、音频及视频信号被播放时，所述胶囊的移动对应于通过音频/视觉系统提供的景象和声音。

诸多模拟器可以提供的是通过常规的数种过山车或其他移动物体的游乐设施不能提供的数种音频/视觉体验。事实上，诸多模拟器可以提供大量的图像及声音的组合。

与提供音频/视频相反的是，由于一机械移动基座可能会所述短程移动，通过一常规模拟器可提供的各种移动感觉会被严格限制。所述g力也是如此。这限制所述模拟器对于提供令人惊艳的体验的能力。有关于用于娱乐目的的模拟器的另一个限制是，事实上，诸多模拟器通常可携带多达30名搭乘者，以便产生足够的收入来抵消所述模拟器的高成本。结果，令搭乘者震惊的是，所述搭乘者处于一个很小的空间，例如在一跑车中、一喷气式战斗机的所述驾驶舱或一雪橇看到的那样，是很费力的。此外，由于所述模拟器的成本和资源需求，实际上限制任何单一主题乐园场地可以支持有多少不同复杂程度的实体景观。

所述目前的系统是用于通过真实存在的游乐搭乘者提供经验增强及/或增加，以及，无须承担改造与重建的昂贵费用，即有能力改变所述搭乘者的环境的一系统。所述系统提供在一真实的实体搭乘路径上组成的一数字替代世界生成系统的一组合。因此，通过一计算机交替环境产生的所述感觉丰富度与错觉的威力的所述组合，及通过沿着所述过山车的所述现存实体路径的搭乘引起的所述真实移动，可能会提供一种似乎更个人化、更具互动性及更灵活的回应搭乘者的偏好，更胜于现存的诸多主题乐园景点。

用于提供一真实和替代环境组合的当前技术在技术上是复杂的，包括需要所述搭乘者的位置的高精度同步方法，及修改当前过山车的基础设施。此外，当前的诸多解决方案需要布署诸多传感器在所述轨道上(包括所述起始搭乘点)，并连结所述搭乘者的交通工具。此类系统需要具有用于传感器布局的一实体轨道或数个车轮，并且不能在例如转盘或行走的人等数个移动物体上运作，所述移动物体不能(独立移动于)一实体轨道或诸多轮体。此外，为能应用当前的解决方案，需要对于每辆过山车准备一特定的替代世界模拟。此外，所述当前的解决方案不能为一个体搭乘者提供一完整的个人体验，因为每个交通工具虽有一单个显示器，但却不是每个搭乘者都有，所以并未考虑所述搭乘者在所述模拟环境中的个人视线方向。

所述当前系统可被用于提供优于现有技术中所知技术的娱乐搭乘体验。特别地，对于增加沿着一轨道的搭乘者体验，提供在一移动物体上的一搭乘者相关联的一个或多个装置(诸如头戴式装置，hmd或光学hmd)，并且适于提供可听见的、视觉上的或嗅觉的至少一个给所述搭乘者。这种组合为搭乘者提供“两种世界的最好的”，亦即，与高速、低速、循环、滚动、浮动及变化的g力相关联的所述感觉，以及通过传统模拟器提供的所述模拟现实。结果，与传统的解决方案相比较，本发明的实施例可以更真实地模拟例如喷射战机、战舰或河筏相关联的视觉、声音气味及多种感觉。

特征：

所述当前的实施例可以按照严格的安全标准而被实现，这使得所述系统能够在迅速的环境实体变化条件下被使用，例如改变g力、循环、突然转弯等。

所述系统是一种自主的、易于操作的装置，适于诸多搭乘者使用，并且易于安装，因此无需对已建置的过山车设计和施工实作进行根本性的修改。因此，所述系统可以根据需要而自由地被使用或转移于不同的搭乘设施，减少用于布署的资金费用，以及运行和维护成本。

所述系统是自体俱足的，因为所述系统无需使用仪器测量一搭乘者的实体周围环境，例如所述过山车轨道、座位、轮体或交通工具，用于搭乘者位置检测或移动检测。换句话说，所述搭乘者的任何位置/移动的所述识别是通过所述系统(通常通过所述搭乘者配戴)完成。这有助于所述搭乘者获得一更好的个人化及更准确的替代体验，所述搭乘者位于哪里，而非所述搭乘者和其他乘客坐在一起的所述交通工具。在所述传感器布署在多个部分的情况下，通常所述传感器的一第一部分是通过所述用户佩戴的一头戴式装置(hmd)，而且所述传感器的一第二部分是属于通过所述用户配戴的一个或多个可穿戴式附件。所述可穿戴式附件可以被适当布署在所述用户的不同部位上。例如：在所述用户的身体、手臂、手等上的传感器提供所述用户的身体的所述部位的位置、移动及反馈信息，例如手臂移动、手的位置等。如这个文件的其他部分所述的，所述第二部分可以布署在例如搭乘者的手臂上或搭乘者的座位中。在这种情况下，所述术语“穿戴”包括布署在所述搭乘者附近，优选地接触所述搭乘者。换句话说，足够靠近所述搭乘者，使得传感器数据以足够的精度反映所述搭乘者的位置，以计算对应于所述搭乘者位置的替代现实的参考。所述第二部分与搭乘者相关的位置和/或相关联。所述第二部分的布署相当于通过所述搭乘者配戴，并且可以提供所述搭乘者的一实际位置，相比较之下，在所述车辆或轨道上的传感器提供所述车辆17的一位置。所述系统使得一搭乘者能够从所述搭乘者自身的观点看待所述替代场景的任何部分，而无关其他搭乘者们在哪里观视，并且同时如同其他搭乘者。例如：一第一搭乘者可以看所述第一搭乘者的右边，而同时坐在所述第一个搭乘者旁边的一第二搭乘者看着左边。在这种情况下，所述二搭乘者都能够看到相同替代场景的两个相异角度(每个搭乘者看到一相应的角度)。

所述当前实施例的一方法产生一替代环境，不仅适用于一特定移动物体，而且包括可以自动地应用于具有相同移动类型的任何移动物体(例如一过山车系列)的多个通用规则和风景。

所述系统包括使用集成的多个可穿戴式附件，用以与在所述替代环境中的诸多虚拟物体进行互动。例如，当前常规输入装置诸如键盘或操纵杆对在一高速过山车上的一搭乘者而言可能是不舒适的，并且在这些常规输入装置从所述搭乘者手中落下时可能构成一安全挑战。

系统综述：

现在参考附图，图7a是所述系统的主要组件的高阶草图。如上所述，使用所述系统的优选实施例是通过搭乘一过山车的一搭乘者。一个或多个用户700，诸如在一轨道708上的一车辆706中搭乘第一用户700a及第二用户700b。每个用户都有一头戴式装置(hmd702)。可选地，每个用户可以具有一个或多个可穿戴式附件704，诸如可穿戴式附件704a及704b。如本文件中的其他部分所述的，所述可穿戴式附件704可以配置在所述用户上或接近所述用户，诸如在或邻近所述用户的所述车辆座位。

现在参考图7b，多个系统模块的配置与布署的一高阶示意图。一用户700通常具有一hmd702和可选的一个或多个可穿戴式附件704。所述hmd702通常具有一演示装置722及一个或多个头部(视觉)追踪传感器724。可选地，所述头部(视觉)追踪传感器724可以是一可穿戴式配件704，所述可穿戴式配件704被配置在从所述hmd702分离的头部上。在所述hmd702具有一光学显示器的情况下，hmd被称为光学hmd(ohmd)。所述可穿戴附加件704可选地具有一个或多个传感器及/或致动器。例如：所述可穿戴式附件704可以具有一体感致动器738以提供一体感反馈给一用户的身体700。hmd702与可穿戴式附件704两者都可以附加地及/或可选地被配置有诸多传感器及诸多致动器，诸如一位置和追踪传感器732(在三维或二维(3d或2d)空间中提供所述用户的位置和追踪))，其他传感器734和其它致动器736。诸多系统模块(包括诸多传感器和诸多致动器)之间的连接，特别是在所述在用户头上的所述hmd702及在所述用户身体上或附近的可穿戴式附件704之间的连接可以通过有线或无线技术进行，如本领域已知的。

现在参考图2，系统模块的一细部。一处理单元(也称为一模块或系统)200包括一个或多个处理器和多个子模块，包括但不限于诸多模块(单元)，诸如存储器单元(memoryunit)、处理单元(processingunit)、绘图单元(graphicalunit)、音频单元(audiounit)、触觉单元(tactileunit)、嗅觉单元(smellunit)、存储单元(storageunit)及数据输入单元(datainputunit)。所述处理模块200可以被实现为一pc板(pcb)，简称为一“板”。所述处理模块200可以被实现为所述hmd702的一部分或作为一可穿戴式附件704。

输入可以来自诸多传感器202，包括在所述hmd702或一个或多个可穿戴式配件704中配置的诸多其他传感器734。诸多传感器可以被配置在或通过一传感器输入单元，用以提供一感测数据，包括：用户位置(userlocation)、头部位置(headlocation)、眼睛位置(eyeslocation)、注视方向(gazedirection)、体感追踪(haptictracking)及额外的追踪(additionaltracking)。诸多位置及诸多方向可依适用而被提供为3d、2d、矢量和其他格式。诸多传感器包括但不限于三轴加速度计(tri-axialaccelerometer)、三轴陀螺仪(tri-axelgyroscope)、三轴磁力仪(tri-axialmagnetometer)、全球定位系统(gps)、惯性(inertial)、环境光压(ambientlightpressure)、接近温度(proximitytemperature)、摄影机(camera)及体感/触觉(haptic/tactile)。

诸多输出模组，诸如诸多输出204，可以被配置在所述hmd702或一个或多个可穿戴式附件704中。诸多输出204包括音频、视频、体感/触觉和嗅觉(气味)。附加的及可选的模块206包括可再充电电源、无线和有线连接(通信模块)、可移动存储及外部存储。诸多输出204可以配置在所述hmd702或一个或多个可穿戴式附件704中。

现在参考图1a，是在一开放配置中用于当前实施例的一hmd的一草图，以及，图1b是在一闭合配置(操作的)中用于当前实施例的一hmd的一草图。所述演示模块，诸如hmd702包括一视觉演示装置，例如所述hmd是一光学头戴式显示器(ohmd)。所述hmd包括一外壳、皮带、显示器、各种输出及电子设备。所述hmd的所述基础可以是，例如所述oculusriftdk2(menlopark，加利福尼亚州，美国)或customhmdofsensics(使用例如所述osvr平台)的升级改版(7125thomasedisondr#225，哥伦比亚，md21046，美国)。所述hmd显示器可以为不透明、半透明或透视的显示器、基于光学或视频、用于增强现实演示，或用于在所述搭乘结束或所述搭乘停止时演示所述真实环境给所述搭乘者的目的。所述hmd的所述屏幕也可以为一混合使用技术(使用相同显示设备的虚拟和增强现实显示器)，或者可以有一个剪辑来改变ar和vr之间的状态(例如使用castar技术的380portageave.，帕罗奥图，ca94306，美国)。

所述当前实施例的一特征为所述基本的hmd被配置有至少一个双带配置-在下巴下方的至少一带体和在头部上方的至少一带体(或等同物)。传统的诸多hmd通常不适用于所述当前系统。与现有实施例的实施方式相反的是，传统的诸多hmd被设计用于相对较小范围的移动和力。如本文件的其他部分所述的，使用所述当前系统的一过山车的搭乘者受制于诸多力量，诸如在hmd的常规使用中未发现的加速度、突然转弯或高重力。因此，一改良的hmd配置被需要用于所述系统的操作和安全性。

再次参见图7b，位置追踪传感器通常连接到所述处理模块200，并且可操作以检测有关于沿着一旅行路线的所述瞬时搭乘者的位置的多个实体特性。头部追踪传感器连接到所述处理模块200，并且可操作以检测有关于瞬时搭乘者的视野方向的诸多实体特性(例如：向右或向左看)。所述传感器提供的测量，例如精确的实时3d定向、航向、校准的加速度及校准的角速度，并且可以包括9轴惯性测量单元(imu)和姿态航向参考系统(ahrs)。传感器类型可以是三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力仪、环境光传感器、压力传感器、接近传感器、惯性传感器、温度传感器、全球定位系统、摄影机等。所述传感器应能抵抗在所述传感器上操作的强力，如重力、负重或可能来自所述搭乘环境的多个电磁影响。

其他可以连接到hmd的设备包括所述眼睛追踪器，例如sensics眼睛追踪器，会测量所述注视点，允许所述系统感测所述搭乘者正在看的位置。这些信息在诸如视觉研究等各种环境中是有用的-了解一搭乘者的注意力集中在一给定场景中，这有助于改善所述替代环境。眼睛追踪器的另一个用途可以是在于搭乘者界面导航-通过感测所述搭乘者的注视，所述系统可以改变一屏幕上显示的所述信息，并引起对多个附加细节的注意。眼睛追踪器的另一个用途可以是为了安全的-通过感测多个搭乘者的眼睛闭阖，例如在所述搭乘期间，所述系统可以立即停止所述演示等。

为了所述显示器的最佳外观，所述hmd的内置方式是在一虚拟现实显示期间，让绝大多数的日光无法到达所述搭乘者的所述眼睛。由于不同的搭乘者们具有不同的面部结构，所述眼罩结构应灵活且可调。这是通过例如将一橡胶或软质聚合物作为一眼罩框架涂层来实现的。

所述系统具有可操作的一存储器(存储器单元)，用于存储关于所述搭乘轨道(实体地图)的替代现实刺激信息，例如视频、音频和诸如气味和触觉的其他感觉数据。所述存储器连接到一中央处理部分(处理模块200)，可操作以选择对应于所述搭乘者的位置和所述搭乘者的视野方向或所述搭乘者的其他交互移动的方向的所述替代现实刺激信息。使用至少一个扬声器(通常至少2个)和至少一个显示器，以输出所选择的听觉和视觉信息。

所述hmd通常配备有一电源，以防止所述需要在所述移动物体进行多个特殊修改，所述移动物体并非总是具有可用的电插座在所述搭乘者座位旁边。所述电源可以是多个电池。为防止热灼伤，所述电源应避免与所述搭乘者的身体直接接触。所述电源可以放置在所述hmd内部，或hmd的带体的周围的内部或顶部，或者位于一单独的位置，例如所述搭乘者的所述臀部或所述手臂(通常作为一可穿戴式附件704)。对于充电，所述电源可以从hmd中取出，或者有一内置的充电插座。

所述个体可以选择在沿着所述轨道上的任何一点以恢复到现实。可以被作到的是，例如通过语音识别、一简单的符合人体工程学设计的开关、检测一长时间闭眼的眼睛追踪器，或在所述眼罩框架上的磁性锁可以容易地向上推，但是对于在所述搭乘期间突然打开并非够弱(足够强大，抵抗在搭乘时突然打开)。多个恢复选项作为所述过程控制的反馈，以停止或继续所述个体替代现实错觉。一些上述的恢复选项需要所述hmd具有半透明或透视显示；其他的可以具有放置在一轴线上的显示器，例如一摩托车头盔的护眼罩。

在排队等待及穿戴所述装置时，关闭所述hmd眼罩可能是危险的，因为搭乘者将不会看到所述真实环境，并可能撞到排队站立的人而跌倒。所述hmd可以选择防止所述搭乘者关闭眼罩部分，除非所述搭乘者坐在所述移动物体内部。这可以被做到，例如：通过具有电子或磁性的锁来保持所述眼罩打开，直到所述过山车操作者在所有搭乘者在车辆中就位后，用遥控器或其他装置解锁所述锁并准备好去。另一种方式是，例如：通过如果所述搭乘者尝试在正确的时间前关闭所述眼罩，或通过在所述hmd显示器上显示一错误信息要求所述搭乘者打开所述眼罩，则会发出一特殊的错误噪音。

所述搭乘者、所述游乐园拥有者或所述hmd操作员具有所述选项，用以选择在一特定搭乘时被演示的所述替代现实。通过下载一相应的替代现实文件到所述系统/hmd，或者从已经在系统中下载及配置的诸多选项中选择一替代现实，可以选择要被使用(播放)的所述特定替代现实。下载的数个文件可以被存储在所述hmd内的存储器单元中、在所述处理模块，或在附加的模块，诸如远端、外部或可拆存储。本领域技术人员将认识到，多个替代现实文件也可以通过诸如远端、外部或可拆存储的已知手段而被提供。所述下载过程是优选地通过安装在所述hmd内部的数据电缆或无线数据通信元件进行。所述替代现实的所述选择可以通过建立在所述hmd上的机械开关或连接到安装于电子设备上的外部应用的无线数据通信元件而被完成，所述电子设备诸如计算机、平板电脑或行动电话。可选地，位于所述hmd的所述外部部分或其他显示器萤幕的发光二极管灯泡指示所述系统的不同状态，诸如上传错误、影片编号或任何其他相关消息。所述搭乘者可以输入所述hmd的一序列号或扫描一打印的hmd条形码，并且所述替代现实模拟可以被下载到所述搭乘者拥有的hmd(个人拥有)。在整个所述hmd操作中被收集的所述数据，诸如游乐设施的数量或特定hmd模块的功能障碍，通过电缆或无线数据通信自动或根据要求传输到所述主服务器，以便具有一更好的业务知识和维护能力。

卫生：

所述hmd是用于数千种用途的商业设计。此外，由于搭乘者站着排队以获得所述搭乘的压力，在搭乘者之间交换hmd的时间是有限的。在这种情况下，在使用过程之间可能没有足够的时间对所述hmd进行消毒。因为所述hmd直接配戴在人们的头部上，所述卫生问题恶化，这意味着所述搭乘者对于所述hmd的消毒会有过度敏感性。通过在所述hmd与所述搭乘者的头部之间放置一缓冲器，诸如外科手术帽或由一薄无纺步织物制成的一浴帽，可以找到一解决方案。在这种情况下，不仅所述hmd将更加无菌，而且在所述搭乘者之间交换hmd的时间也将显着缩短。由于相同的原因，所述hmd的内置扬声器应优选在所述搭乘者的耳朵外部的(不在其内)。此外，放置在所述眼睛和所述hmd之间的所述层应由如上所述的一可更换一次性材料制成。所述单一使用元件(用于头部和眼罩)可以使用诸如魔术贴型皮带或夹子的机构连接到所述hmd。

安全：

现在参考图3a至3d，加速度持续时间的限制图。佩戴所述hmd的所述搭乘者的安全性是所述系统设计和实施中的一重要考虑因素。与在常规环境中使用一hmd的一用户相比较，例如在所述用户的家中，一hmd在一搭乘期间被使用，特别是在主题乐园的一搭乘期间，受制于诸多种力，诸如加速度、突然转弯或高重力。具体来说，重型生物力学的力可以在一搭乘的持续时间作用于一搭乘者的头部，并且在某些情况下，可以达到六个g(正常重力的六倍)。在这些力量作用下，作用于所述搭乘者的头部附加的重量可能是危险的。所述hmd应该优选地根据生物力学规则进行体重限制，考虑到所述头部的所述尺寸、所述重力、力的方向等。基于根据astmf2291-14的g力限制的图表的一些所述计算显示在所述当前的数张图中。例如：使用可能产生6g′y的力的一过山车，所述hmd重量不应超过500克(取决于所述搭乘者的头部大小)。所述hmd应被设计成相对于所述头部的所述质心不会有明显变化的。在需要添加更多重量(功能、模块、传感器)给所述hmd的情况下，所述hmd可以分为两部分：部分在所述搭乘者的头部及部分在所述搭乘者头部除外的另一位置，例如：在所述搭乘者的手臂上，或在所述过山车车辆上。所述的两个部分可以与本领域已知的电缆或无线连接相连接。未佩戴在头部上的所述部分，可以由例如所述电池、存储器单元、处理器或位置传感器组成。这个部分可以放置在不中断搭乘的地方，在安全的位置，诸如所述手臂、臀部或集成到所述搭乘者的座位中。

主题乐园的所述安全规定禁止搭乘者在所述搭乘持续时间携带任何分离的附属物，诸如钥匙或太阳眼镜。这种安全规定保护所述搭乘者和其他搭乘者都免于受到伤害，所述伤害来自通过所述搭乘者的附属物在所述搭乘持续时间可能掉落在其他搭乘者身上，并且从本能地保护所述搭乘者试图在所述搭乘持续时间触及一掉落的附属物(并且可能导致所述搭乘者坠落)。

另外，由于所述显示的替代现实(影片)是可怕的，或者由于所述搭乘者的眼睛是被覆盖，所以可能会使搭乘者变得恐慌。当一搭乘者感到恐慌时，所述搭乘者可能会尝试摘下所述hmd。在一搭乘持续时间内移除所述hmd，对于所述搭乘者和其他搭乘者来说可能是危险的。为了避免所述搭乘者在一搭乘持续时间内移除所述hmd，所述hmd被建置为确保所述hmd不会在所述搭乘持续时间的任何时点掉落(在整个搭乘持续时间是安全的)。用于固定所述hmd的一种技术是具有一两带体(双带体)闭合系统作为所述基部，在所述基部上构建所述hmd的其它部分，例如所述显示器。在这种情况下，所述hmd在所述搭乘过程中不会从所述搭乘者的头部掉落，并且在所述搭乘持续时间不能被所述搭乘者去除。为了确保所述hmd对于所述搭乘者的头部是安全的，所述带应是可调的，例如：通常用于施工人员的所述头盔的一螺丝系统。由于所述帽带主要用于附加的安全性，在头部(下巴)下方的带可能有点松动(即相对于其他活动的带较松动)，所以所述搭乘者不会感到他的脸上有太大的压力(与常规头盔和面罩相比)。

冷却、被动冷却：

降低所述hmd的重量的另一种方法是使用对于所述hmd的电子设备的一被动冷却系统。取代使用风扇，例如：通过所述移动引发使用所述风能的一气流技术可以被用以冷却所述系统。

方法：

现在参考图4，用以创建及显示一替代现实的一方法的一草图。所述系统和相应的方法被设计用以创建可被轻易应用于任何移动物体的一自主性通用替代环境显示，并且通过对每个搭乘吸引力创建被调整的虚拟世界以节省成本。

数据采集和生成400始于替代现实402及实体轨道数据420。替代现实402包括示例性替代现实-a(例如战斗龙)，替代现实-b(例如飞行通过空间)及替代现实-c(例如水下冒险)。每个替代现实可以被存储作为一替代现实文件(数据文件)，包含足以实现一给定替代现实的数据。一替代现实(多个现实)402通常包括三个元件：一普通主题(412)、一个或多个感觉场景(416)及回放规则(414)。一替代现实400的所述特定元件可以改变，例如：仅包括主要回放规则，并非多个初步回放规则(如下所述)，或不包括多个感觉场景。

所述普通主题(412)是所述虚拟环境的所述背景。所述普通主题应带来某一氛围给所述搭乘者。一普通主题可能是，例如：外太空、水下世界或可怕的丛林。在所述普通主题中显示的所述多个项目都是静态的(例如一树木)或动态的(例如：一流星)，但都以相对较远的距离演示给所述搭乘者。在一远距离演示多个物体，不需要所述系统高度准确地定位所述搭乘者的位置，在搭乘者的搭乘持续时间中，为所述搭乘者演示所述正确的风景。这是因为所述搭乘者在空间中的移动并没有显着改变相对于距离物体的所述视角。

一感觉场景(416)是在某一时点或空间内发生的一特定事件，假定给所述搭乘者提供一较高阶的兴奋度，并且需要与所述搭乘者的所述实际真实世界移动/位置准确地同步。一感觉场景可能是，例如：有关即将与所述搭乘者相撞的一颗近小行星，或是有关要在搭乘者身上猎食的一条龙。对于密集、实际和令人兴奋的体验，所述耸人听闻的场景可以在所述轨道上的一点被播放，让所述搭乘者感觉到的是，所述搭乘者即将进行一场令人心惊的巧计活动，以避免所述小行星撞到所述搭乘者或所述龙吃掉所述搭乘者。如果我们在所述过山车轨道急剧下降前放置这个场景，可能会发生这种令人心惊的巧计活动的错觉。

所述回放规则(414)是描述以所述感觉场景组合而成所述普通主题方式的规则。主要规则是描述所述激活一感觉场景的所述触发器的多个回放规则。一主要原因可能是，当所述搭乘者进行一急遽右转时，所述龙越来越靠近所述搭乘者的左侧，并且试图抓住所述搭乘者，但不成功。另一个规则可能是，在所述旅程开始后30秒，一敌方的太空船将在所述搭乘者身上射击火炮。另一个规则可能是，当所述搭乘者即将开始急剧下降时，一小行星飞向所述搭乘者，并且几乎击中所述搭乘者。所述搭乘者会有所述错觉，即所述小行星没有击中他的唯一原因，是由于所述搭乘者在同一时刻立即实体下降的体验。当适用一主要规则时，通常但不一定需要，在所述主要规则前必须施行一初步规则。所述初步规则有助于为即将到来的感觉场景高峰准备好所述氛围，为了将使所述搭乘者不会感觉到在所述虚拟世界的一迅速变化，而是感觉到多个事件的一流动、连续性，这使搭乘者的错觉更加令人信服。一初步规则可能是，在所述敌方的太空船射击到搭乘者前，一些敌方的太空船开始聚集在所述搭乘者前，并且开始越来越靠近。如果将单独适用所述主要规则，当一突发事件发生时，所述搭乘者将和平地旅行。在这种情况下，所述场景看起来超脱所述主要故事脚本，并且可能会损害到所述搭乘者的体验。在另一种情况下，所述替代现实确实想要提供突然的刺激，以使所述搭乘者感到惊讶，并且所述感觉场景也是根据所述事件而进行所述流动。与传统解决方案相比较，使用对于所述描述的方法准备的一虚拟世界更容易适用于任何过山车。

在一新主题乐园中操作所述系统，需要建立于获得一特定过山车的所述实体路径的需求的一设置过程。为了在一特定过山车上显示一虚拟世界(替代现实)，需要所述过山车轨道的所述多个实体特性。如上所述，数据采集和生成400包括使用实体轨道数据420。收集所述过山车轨道的所述诸多实体特征以产生所述实体轨道数据420。诸多实体特征(轨道数据420)可以包括高度、角度、坡度、循环、转弯、曲线、下降、加速度、减速及速度。轨道数据的其他示例是追踪时间数据，例如一搭乘者在一给定时间间隔内旅行的所述距离。通过使用多个传感器记录数据以完成追踪数据测量。所有所述实体特征是优选地以一基于时间的格式记录。所述实体特性可以用任何电子设备进行记录，所述电子设备配有可以测量在空间和时间上的移动的诸多适当的传感器。可以使用诸如陀螺仪、加速度计、磁力仪、惯性传感器、全球定位系统等的传感器来记录所述轨道数据420。所述实体数据也可以使用一摄影机记录。用于测量一轨道的所述多个实体特性的技术是已知的，并且本领域技术人员可以选择适合于所述应用的一特定技术。注意的是，作为用于提供替代现实给一用户的当前实施例的典型实现，包括用于决定所述搭乘者在实体空间(实际位置)的位置的足够数量的传感器，所述系统可以替代地被使用于一“开放”或“收集”模式，以产生轨道数据420。

现在参考图6，将一实体地图422划分成分开的诸多部分。在搜集/收集描述所述过山车实体轨道的原生数据(追踪数据420)后，所述原生数据可以用于当作或用以产生所述过山车的一实体路径(实体地图)600。所述实体地图600通常基于时间和空间(如所述当前图中的箭头所示)。接着，所述实体地图600(原生数据、原生轨道数据420)被划分成不同的诸多部分。在所述当前的图中，示例性的多个部分包括部分1、部分2、部分3和部分n(其中“n”表示整数)。由于所述搭乘者的相对位置是通过来自诸多传感器基于时间和空间的多个指标而决定，所以在轨道数据420的所述诸多传感器在线采样持续时间可能会产生不准确性。因此，优选地，沿着所述轨道存在诸多逻辑检查点，作为一重启点和作为诸多绝对参考点。在所述当前的示例性图中，诸多检查点包括cp1、cp2及cp3。因此，拥有诸多检查点会提高系统的准确性。诸多检查点的另一个用途是用以呈现需要高位置精度的特殊耸动场景。在这种情况下，所述特殊耸动场景可以被放置在一检查点，并按照一主要规则激活，可参考如上所述的主要规则。注意的是，诸多检查点在没有实体地实现在所述轨道上。换句话说，诸多检查点不需要对轨道或车辆进行检测(布署硬件)。选择一检查点可以通过演算法完成，并且基于分析所述原生轨迹数据420或对应的实体地图，并且通过沿着所述轨迹寻找诸多个点，使得所述传感器比其他点更容易感测。更容易注意到诸多个点的存在，也因为更容易注意到，所述路线的所述地形是更加可区分的。请参阅所述当前图表，演示诸多检查点分布的一示例。从示例中可以看出，在发生剧烈方向变化的地方，例如一转弯点大于45度，或者在行驶方向从增加到减少小于2秒(cp2)的变化中，诸多检查点都被选中。在检查点之间的所述部分也可以被描绘，例如一攀登、偏航、平原搭乘等。虽然一优选的实现是使用从实体地图导出的诸多逻辑检查点，但所述系统可选地可使用附加的数据，诸如从相对于所述轨道安装的硬件提供位置和检查点信息。

接下来，从对所述实体地图的分析，一搭乘地图(及可选地诸多个体搭乘地图)426被生成424。一搭乘地图为特定对于一轨道上的一过山车(显然用于一特定过山车)的一多层地图。普遍而言，一搭乘地图是通过实体空间对一物体的一路径的一描述。一搭乘地图可以被视为基于用于移动的一实体结构(例如过山车轨道)的一物体(通常是一用户)的所述逻辑移动。一个体搭乘地图是额外地具体的在所述车辆706中的一给定搭乘者的一位置的一搭乘地图。例如：在轨道708上的车辆706的一搭乘地图可以用于对第一用户700a及第二用户700b中的每个而生成的诸多个体搭乘地图。优选地，对于在一过山车上的一车辆中的每个座位提前生成诸多个体搭乘地图。或者，通过在所述系统中的每个hmd可以使用一搭乘地图(通用的，对于所述整个交通工具)，以及一搭乘者坐在哪里的知识用于产生差异数据和一相应的个体搭乘地图-不是在所述搭乘持续时间实时，就是优选地在所述搭乘者坐下/被捆绑在所述车辆中的所述搭乘者座位时产生。

作为一概述：在一过山车搭乘中，坐在第二搭乘者身后的第一搭乘者体验一差别搭乘体验，因为所述第一搭乘者沿着所述过山车的位置与所述第二搭乘者的位置不同。例如：当一第一搭乘者到达一下降部分时，一最后一列的搭乘者可能仍然处于一先前的爬升部分。因此，所述两名搭乘者将需要提供不同的虚拟环境。显然，如果两个搭乘者选择相同的替代现实，那么为两个搭乘者中的每个提供一不同的虚拟环境，就是指相同的选定虚拟环境中的不同时期和空间。另外，当所述二搭乘者中的每个越过所述轨道上的相同点时，所述二搭乘者感觉到一不同的加速度。所述上面例子表明，如果所述移动对像是一个多列物体，并且我们只想依赖于基于时间的数据，我们应能够沿着所述移动物体从不同的行位置测量基于时间的数据，并为沿着所述移动物体的不同行位置准备不同的搭乘地图(个体搭乘地图)。或者，我们可以使用一普通搭乘地图，并在所述搭乘持续时间调整所述普通搭乘地图。或者，多个个体搭乘地图可以对于每个座位取代每个行而制作，以提高数据准确性。或者，可以根据适用于所述过山车的交通工具及/或在一自由落体情况下的实体规律来调整(普通的)一搭乘地图。

如上所述，一个体搭乘地图是在一多行移动物体上的一特定行(或座位)的多层实体轨道地图，旨在将所述通用轨道数据(搭乘地图)调整为一基于行的轨道数据。所述多层地图是如上所述的基于时间与基于空间检索及所述检查点的一组合。了解在所述搭乘持续时间中使用何种多层地图通常会在所述搭乘开始后发生。通过在所述搭乘开始时检测所述搭乘轮廓，所述系统获得所述搭乘者座位的所述大概的行，并可以选择所述相应的地图。例如：在所述初始表面行驶4秒，指示坐在所述过山车后面的一搭乘者的搭乘轮廓。或者，从开始五米后开始攀登，指示坐在所述过山车前的搭乘者的一搭乘轮廓。

或者，搭乘者位置和相应的个体搭乘地图可以在所述搭乘开始前决定。用于决定坐在所述车辆中的一搭乘者的静态位置的技术包括使用外部(所述搭乘者外部)从诸多已知位置进行广播，以进行所述系统(hmd)的三角测量。例如：将诸多蓝牙或wi-fi发射器放置在所述车站中。增强型gps是另一种可能的技术。如果所述系统包括一摄影机，则可以使用图像处理来决定一搭乘者位置。例如：在所述hmd中的一摄影机可以与所述车站中的诸多地标一起使用，或者在所述车站中的摄影机可以追踪诸多搭乘者并将所述搭乘者的位置广播到每个搭乘者的hmd。或者，可以使用本领域已知的室内定位系统(ips)。

所述搭乘者选择(430)在所述搭乘持续时间观看的所述替代现实(除非所述运营商已经为所述搭乘者选择所述虚拟世界)。如果所述入场券中没有包含所述虚拟现实的价钱，所述搭乘者可以直接、收银机或用一计算机程序、一应用程序(app)、网站或位于所述游乐园的任何其他设备支付。然后，使用这些支付方式之一，所述搭乘者可以从一可用世界列表中选择所述期望虚拟世界，或者从存储在所述hmd存储器中的一世界列表中挑选一世界。请注意，一选择替代现实环境是一可选的步骤，但为了简化，在图中作为所述典型方法流程的一部分。

在选择430期望的替代现实环境后，所述相关的替代现实数据文件可选地被下载(440)到所述搭乘者的hmd中(除非所述数据文件已经存储在所述系统中)。所述替代数据现实文件可以存储在hmd存储器中或在一存储器单元中，所述存储器单元可操作地连接到所述hmd(例如：处理模块200中的所述存储器单元)。这可以通过一数据电缆或通过无线数据连接，将所述hmd从所述主要服务器或本地计算机连接到所述hmd而被完成。对于使用所述无线选项，所述搭乘者应使用的是用于选择所述虚拟世界的诸多电子输入设备中的一种，输入所述hmdid号码或扫描打印在hmd上的所述条形码。根据要求或自动地，一游乐园操作者可以将所述使用数据从某一hmd下载到一主要计算机。所述数据传输可以通过一数据缆线或一无线数据连接而被完成。数据可以包括某一世界的已播放次数、何种世界被播放过、硬件的错误等。请注意，下载所需的替代现实环境是可选步骤，但为了简化，作为典型方法流程的一部分，显示在图中。

多种可选的自动显示450(例如音频和视频内容)可被显示给一用户。当一用户正在排队等候时，hmd可选地可提供增强的现实显示，以便所述搭乘者可以看到所述排队线，并且同时存取(由所述搭乘者)或提供(由所述操作者)相关及/或不相关的信息。这种情况也可能发生在所述搭乘者坐在一过山车等待所述搭乘的所述开始时，或在所述搭乘的所述第一时刻。信息可以包括关于所述游乐园、所述过山车的历史、警告及多个准备讯息的信息音频及/或视频(不要有无肩带鞋、在你的口袋中不要有松动物品、不要有起搏器等)、游乐园的广告及/或第三方广告。所述系统可以通过所述搭乘者的所述移动模式辨识所述搭乘尚未开始。出于安全考虑，这只能通过一半透明或透视的hmd屏幕进行，使得所述搭乘者将不会与其他站在所述线上的人们冲突，或者因为所述搭乘者的眼睛被遮盖而坠落。在所述搭乘者已经坐在所述搭乘者座位的情况下，不需要具有用于应用上述方法的一半透明或透视屏幕。请注意，这是一可选的步骤，但为了简化，在图中作为典型方法流程的一部分。

可选地，在选择一替代现实430后但在一搭乘持续时间内的所述连续同步460前，可以发生一初始化455。系统同步可以基于传感器反馈和检测搭乘者位置及/或移动(如这过文件中所述)而自动开始。或者，同步可以被激活，例如：通过所述搭乘操作员按下一按钮并通知所述系统所述搭乘即将开始或已经开始。初始化455可以包括所述hmd及虚拟环境的定向。在所述搭乘开始前，或者开始所述搭乘，所述虚拟环境应被定向到所述轨道(到所述搭乘者的移动方向)。定向可以基于所述注视数据、多个传感器、所述实体地图、所述真实轨道绝对位置及/或其他相关数据而进行。或者，通过所述搭乘者在搭乘开始前看着所述搭乘的一给定方向，所述搭乘者的虚拟环境可以被手动地定向到所述搭乘者的注视。所述环境位置可以被提前调整的(在所述搭乘者穿戴所述系统前)。例如：在搭载所述hmd的所述展位中，可以上传/选择所述虚拟环境，并且可以将所述hmd定向到所述轨道(因为所述轨道的所述位置相对于所述展位的所述位置是已知的)。

同步所述交替和真实环境460是当前实施例的重要特征，并且在下面参照图5进行详细描述。响应于穿着所述hmd的所述搭乘者的一移动，演示/改变一替代现实场景的一相关视图。

显示替代现实刺激470包括提供在一移动物体上的所述个体搭乘的所述位置及移动相关联的替代世界的相应输出。所述相应输出可以包括视频、音频和其他感觉刺激，如气味和触觉。请注意，在这个文件的所述内容中，为了简单显示所述替代现实，包括其他感觉刺激的输出。所述显示在所述搭乘持续时间自动开始并同步。这样节省操作时间及hmd开发和维护成本。所述自动显示是通过识别所述搭乘者的所述移动轮廓而被完成，相反的是，噪音是通过所述搭乘者在乘坐时的一正常移动而被产生。例如：如果所述系统以一10公里/小时识别一稳定移动3秒，并且与所述系统在系统/hmd存储器中保留的所述真实实体路径参数相同，则所述系统知道所述搭乘者已经开始所述搭乘，直到那时，所述系统为所述搭乘者播放一普通主题。自动地开始所述显示的另一种方法是将一无线设备连接到开始所述搭乘的所述操作者按钮。然后将所述无线设备(诸如一遥控器或蓝牙控制器)与所述过山车的所述操作按钮一起按压，并且广播到所述搭乘开始的所述系统(所有所述乘客的装置)。

现在参考图5，这是用于同步替代及真实环境的一方法的一流程图。所述搭乘地图42、挑选的替代现实402、在一搭乘者的实体位置540上反馈的数据，及在所述搭乘者的注视570上反馈的数据的一组合，被用于决定一搭乘者在所述搭乘地图550中的位置，计算需要被显示的内容，然后显示所述替代现实刺激470。一典型系统配置包括兼具一hmd702及诸多可穿戴式附件704的一搭乘者。所述hmd702主要被用于决定所述搭乘者的注视570，而同时所述可穿戴式附件704主要用于决定所述搭乘者的实体位置540。一搭乘地图510的检索包括从一已检索的搭乘地图检索一个体搭乘地图或生成一个体搭乘地图。一替代现实512的检索通常在所述搭乘开始前即已完成，如上所述。

使用所述系统的多个传感器202(加速度计、陀螺仪、惯性等)连续地决定搭乘者在所述过山车的所述运作行驶路径(实体路径)中的当前(瞬时、实际、实时)实体位置540上反馈的数据。通常，所述搭乘者的实体位置540主要是通过所述搭乘者佩戴的可穿戴式附件704传感器决定的。可选地，所述搭乘者的实体位置540可以仅使用所述hmd702(在搭乘者身上未分开的诸多传感器-诸多可穿戴式附件704)来决定，例如：没有搭乘者需要穿戴有附加传感器的背心以决定所述搭乘者的实体位置。当前实施例的一特征在于，所述搭乘者的所述实体位置可以通过使用所述搭乘者-所配戴的传感器而被决定，并不需要在其他区域中布署多个传感器。换句话说，所述搭乘者的所述实体位置可以仅使用搭乘者佩戴的传感器而被决定，并不需要外部(对着所述搭乘者的人)的多个传感器，例如在所述车辆或轨道上。

通过根据所述搭乘者的实体位置与所述搭乘者的个体搭乘地图进行同步，用于决定搭乘者在所述搭乘地图550中的位置。通过使用所述搭乘者在所述轨道上的绝对位置是替代现实与真实世界实体位置之间进行同步的常见做法，例如：沿着所述过山车轨道放置多个传感器，并且在所述搭乘持续时间连接所述多个轨道传感器，以决定所述过山车是位于何处。这种实作方式需要与外部基础设施进行交互运作，并且是资源密集的。相比较下，所述当前系统的一特征是“自体俱足的”，在所述搭乘持续时间内，所述系统可以决定所述系统需要的数据，并执行显示所述替代现实刺激所需的每件事。

所述当前实施例使用位置检测的三个层次的组合：基于时间的、基于空间的及检查点，而不需要任何附加的外部物体。给予每个层次的所述确切权重是通过预定义的规则而被决定。例如：所述决定的位置通过基于空间和时间的传感器给出的位置的一平均值而被决定。通过应用一迭代过程以完成根据所述搭乘地图进行所述搭乘者的实际位置(实体位置)与所述搭乘者的位置同步的所述方法，其中接收到的所述搭乘者的实体位置540的数据经常与所述地图轮廓进行比较。例如：系统的位置检测传感器从移动开始计数10秒，然后在斜率30度的5米处，然后旋转10度。将所述多个传感器的发现与我们已经创建的所述地图进行比较，可以检测到这样的一种图案存在的位置，并且所述位置是所述搭乘者现今所在之处。为了增加同步过程的准确性，还可以附带使用所述检查点的层次。由于传感器都是机电设备，所以所述传感器可能会因为环境因素或由于所述过山车的突然停止而累积多个数据错误。为了降低所述数据错误的风险，我们缩小所述传感器连续工作的所述持续时间和距离，并根据所述新的检查点对所述传感器数据进行标准化。例如：所述传感器显示从开始到所述第三检查点已经过了53秒。在我们的地图上，所述第三检查点应在52秒后到达。例如：由于所述搭乘的过山车突然停止，所述错误可能已经发生。到达所述第三检查点后，所述系统将从所述多个传感器检索基于时间的数据以标准化为52秒。

驾驶员注视570反馈的数据由hmd的传感器提供，包括诸多方向传感器、诸多眼睛追踪器或指定追踪搭乘者视线方向的任何其他可穿戴式装置。通常，在一搭乘者的注视上反馈的日期是基于在hmd方位上和眼睛追踪的数据的一组合。在所述hmd上的多个传感器提供作为所述hmd如何被导向的数据，并且多个眼睛追踪器在所述用户正在观视的所述特定方向上提供数据。在所述眼睛追踪器被安装在所述hmd上的情况，所述用户的双眼的方向是相对于所述hmd的所述方位。所述搭乘者注视的所述方向可以被提供作为“注视数据”或“搭乘者注视数据”，包括足够用于决定一搭乘者在一特殊时间观视的矢量方向的信息。参考如上文所述的初始化455，在所述搭乘开始前，或者在所述搭乘开始时，所述虚拟环境应被定向到所述轨道(到所述搭乘者的所述移动方向)。

计算580是基于所提供的输入：通常，所述搭乘地图550中的所述搭乘者位置，及检索的512替代现实402的一组合被用于决定一搭乘者在所述替代现实中的位置。所述搭乘者在所述替代现实中的位置结合所述搭乘者的所述头部位置和搭乘者的眼睛方向(提供作为在搭乘者的注视570上反馈的数据)，用于决定要提供给所述搭乘者(或用于对所述搭乘者简单显示)的所述替代现实刺激。如上所述，所述选择的替代现实402包括多个回放规则414和其他信息。可选地，附加数据572可被用于所述计算。附加数据可以包括在一特定方向上感测的一搭乘者动作，例如使用如下所述的多个可穿戴反馈手套，用于计算所述用户射击一武器以炸毁一接近的小行星。如上所述，可以使用附加数据诸如在检索到所述替代现实时的所述搭乘方向，512(在所述系统未被预先校准[未校准]的情况下)，可进行所述替代现实环境的定向。计算580生成一个或多个指示或参考，都被用于决定应显示所述替代现实环境的哪些数据集/片段。例如：如果所述搭乘者的位置距离开始处的距离为50米，并且所述搭乘者向右看，则所述计算应从所述替代现实数据文件中检索所述相关的替代现实视点，该处通过可以找到被一绿色丛林包围的一黄色树木。另外，如果一条规定声明，在50米后，一条龙应从所述搭乘者的所述右侧出来，并触摸他，所述计算应从数据文件中检索所述相关的替代现实龙场景，及所述场景相关的任何耸动的元素，诸如所述在搭乘者肩膀的触摸。所有的所述反馈数据和多个计算在所述搭乘持续时间内不断地被提供并且重复地被提供。所述计算过程不断地重复(如通过582所标示的)，根据不断地接收搭乘者的移动(实体位置)540的更新反馈数据、搭乘者的注视570及可选地附加数据572，以调整并更新所述虚拟世界景色显示，用以保持所述虚拟世界刺激及对所述个体搭乘者看似完美无瑕的效果。所述角落、所述颠簸、所述加速度、所述g力的所述整体效果都被比例化到所述替代现实主题。例如：所述主题规定通过一小行星带的所述空间旅程，并且在所述搭乘持续时间内的所述巧计活动看似被感觉到确切移动的。

可选数据可以包括对所述搭乘者四肢的位置的反馈或通过所述搭乘者使用的道具。道具可以包括诸多物体，例如绑在所述搭乘者身上的枪炮、操纵杆、方向盘(连接到所述车辆或所述搭乘者)或多个其他用户输入装置。在所述搭乘者或所述道具上的传感器可以提供所述道具或其他道具在方向、位置或使用方面的可选数据。例如：指向一搭乘者的枪炮的方向，或在一搭乘者按下一射击按钮时的方向。此可选数据可以通过所述计算580而被使用，用以从所述替代现实提供适当的诸多对应参考，用于待显示的替代现实刺激470。

显示替代现实刺激470基于所述计算阶段输出(所述计算的参考)，所述计算阶段输出显示一相对于个体在一移动物体上搭乘的所述位置和移动的替代现实环境的一相关输出。所述相关输出包括视频、音频和其他感觉，诸如上述的气味和触觉。

现在参考图8，这是被配置用以实现本发明的处理模块200的示例性系统800的一高阶部分框图。系统(处理系统)800包括一处理器802(一个或多个)和四个示例性存储器设备：一随机存取存储器804、一开机只读存储器806、一大容量存储(硬盘)808和闪存810，全部通过一共同总线812相互通信。如本领域已知的，处理和存储器可以包括存储软件(software)的任何计算机可读介质及/或固件(firmware)和/或硬件元素(hardwareelement(s))，包括但不限于现场可编程逻辑阵列(fpla)元件、有线逻辑元件(hard-wiredlogicelement)、现场可编程门阵列(fpga)元件和专用集成电路(asic)元件。任何指令集架构可以在处理器802中使用，包括但不限于精简指令集计算机(risc)架构及/或复杂指令集计算机(cisc)架构。在一模块(处理模块)814被显示在大容量存储808上，但是对本领域技术人员来说显而易见的是，可以位于任何所述存储装置上。

大容量存储808是用于实现本文描述的替代现实提供方法的具有计算机可读代码的非暂时性计算机可读存储介质的一非限制性示例。这种计算机可读存储介质的其它示例包括只读存储器，诸如带有这种代码的光盘。

系统800可以具有被存储在所述存储器装置上的一操作系统，只读存储器可以包括用于所述系统的开机代码，并且所述处理器可以被配置用于执行所述开机代码，以将所述作业系统加载到随机存取存储器804，执行所述作业系统以复制计算机可读的代码到随机存取存储器804并执行所述代码。

网络连接820提供到系统800及从系统800的通信。通常地，一单个网络连接提供包括虚拟连接的一个或多个链接给本地及/或远端网络上的其他设备。或者，系统800可以包括多于一个的网络连接(未示出)，每个网络连接提供一个或多个链接到其他装置及/或网络。

系统800可以实现为一服务器或一客户端，分别通过一网络连接到一客户端或一服务器。

替代方案：

为了使所述搭乘者在一替代现实环境中的体验更胜于仅被动的观看，所述系统还可以包括交互式输入/输出可穿戴式装置，目的是增加所述搭乘者在所述替代现实模拟中的兴奋度和参与度。这可以通过根据所述搭乘者的身体姿势而改变搭乘者正在观看的场景，或者通过允许所述搭乘者去感受另一种替代环境刺激。例如：即将撞到所述搭乘者的一小行星是根据所述搭乘者的手势而爆炸。在所述爆炸后，所述搭乘者也可以感受到所述小行星的一些摩擦。所述搭乘者应佩戴(且如果以手操持键盘或操纵杆，则应有一个安全带到所述操持装置)所述交互式设备，以便满足游乐设施的所述安全需要，这禁止所述搭乘者在所述搭乘持续时间操持任何个别的装置。可穿戴式装置可以是，例如：以所述指尖上的触点用作一输入装置的手套，或其他手或腿追踪装置，如sixenseentertainment公司的stem。(洛斯加托斯，ca95032，美国)的产品。另一种可穿戴式装置可以是啮合小振动器的一背心，这使得所述搭乘者在某些物品碰到所述搭乘者时感觉到触摸感觉，诸如从前面的示例中所述爆炸的小行星的所述摩擦力。换句话说，具有体感致动器的一可穿戴式附件提供触觉刺激给所述用户。

在上述过山车示例中的所述搭乘者的实体(实际)位置和所述替代现实环境中的对应位置都是三维的(3d)。然而，所述系统可以用于诸如一二维的(2d)迷宫的多个替代环境中。在这种情况下，所述位置追踪传感器732可能仅需要提供所述用户700的2d位置，并且所述视觉追踪传感器724可能需要在所述用户700的眼睛的注视方向上提供2d或3d数据。

请注意，取决于所述应用，模块和处理的各种实现是可能的。模块优选地以软件实现，但是也可以被实现为在一个或多个位置处的一单个处理器或分布式处理器上的硬件及固件。上述模块功能可以被组合及实现为较少的模块或划分为多个子功能，并且被实现为一大量的模块。基于上述描述，本领域技术人员将能够设计用于一特定应用的一实现。