本发明公开了一种头戴式增强现实系统的视觉和惯性混合位姿跟踪方法，首先进行设备初始化，包括对视觉传感器和惯性测量设备进行测量预处理，将视觉传感器采集的帧图像进行处理，同时对两个连续帧图像对应的惯性测量结果进行预积分，对视觉传感器和惯性测量设备进行联合标定，再利用视觉传感器和惯性测量设备二者所采集的测量数据，融合了预积分的惯性测量结果、视觉图像特征观测结果和回环检测结果，对头戴式增强现实系统进行融合定位，对定位结果进行回环检测，利用重定位结果进行全局位姿图优化，得到最终的位姿估计结果。本发明提高了航天员增强现实操作辅助的智能性和可用性，有效提升了航天员的训练效率。