JPH09503067A - 非双極子磁界を使用して位置及び配向を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁界送信アンテナに対する受信アンテナの位置及び配向が決められる。送信器は、その寸法が受信器への距離に比べて大きい二以上のアンテナを備える。受信器は送信された信号の型に感応する二以上のアンテナを備える。コンピュータは送信及び受信要素を制御し、受信された信号を位置及び配向に変換するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 非双極子磁界を使用して位置及び配向を測定するための装置 発明の背景 発明の分野： 本発明は、磁界を使用して送信アンテナに対する受信アンテナの位置及び配向 を測定するための装置に関する。 従来技術の説明： 位置及び／又は配向を測定するために電磁結合を備える送信及び受信アンテナ を使用することは、軍事上で標的に照準を合わせる場合に周知である。この場合 、射手は航空機のコックピットに座り、受信アンテナは射手のヘルメットに取り 付けられている。送信アンテナは通常、数インチ離れて、射手のすぐ後ろにある プラスチック製円蓋に設けられている。射手がヘルメットに取り付けられている 観測十字線によって標的に照準を合わせると、受信アンテナは送信アンテナによ って送られた信号を受ける。これらの信号は、ヘルメットのロケーション及び配 向を決定することによってヘルメットによる照準と同じ方向にある兵器を狙うた めに、コンピュータによって処理される。 従来技術による磁界位置及び配向測定システムは次の米国特許に記載されてい る：３、８６８、５６５（クイパース）、４、０５４８８１（ラーブ）、４、２ ８７、８０９（エグリ等）、４、８４９、６９２及び４、９４５、３０５（ブラ ッド）。これらのシステムには、使用者に取り付けられている受信アンテナによ っ て測定されるＡＣ又はＤＣ磁界を発生させるダイポール送信アンテナが使用され ている。受信された信号は、送信された双極子電磁界を表わす演算によって、位 置及び配向に変換される。これらのシステムは共通して下記の特徴を備える： １．位置及び配向を決定するために用いられた等式は、ダイポール送信アンテ ナによって作成されている信号に基づく。 ２．送信器は、共通の中心の回りに配列され、その軸が理想では互いに直角で ある二または三の個々のダイポールアンテナを備える。 ３．送信された電磁界は、信号の強さが受信器への距離の３乗に反比例して、 急速に低下する特性である。 ４．受信器は、距離を開けて設けられている送信コイルの外側で作動し、送信 コイル内または送信コイル間では作動しない。 ５．送信器の近くに（アルミニウムのような）電導金属があると、送信された 電磁界の時間によって変化する成分が金属に渦電流を誘導し、次に金属によって 送信された電磁界を歪ませる磁界が生成される。送信器から受信器が離れる程、 結果として、演算された受信器の位置及び配向の誤差が増加する。このような渦 電流の発生は、ＡＣ送信信号を使用しているシステムには重大な問題であり、一 方、パルス状のＤＣ送信信号を使用するシステムは感度がよくない。 ６．送信器の近くに（炭素鋼のような）透磁性金属があると、送信器によって 作られた磁束がこの透磁材によって歪められる。送信器及び受信器を取り囲む所 定の鉄構造は、送信器と受信器と の距離が増加すると、結果として位置及び配向における誤差が増加する。この透 磁材による誤差の程度は、ＡＣ及びＤＣシステム両方の間で類似している。 所定のロケーションに真の双極子電磁界を作るための送信ループアンテナは、 無限に小さいか又は電磁界測定ロケーションから無限に離れているかでなければ ならない。真の双極子電磁界の状態が優勢でなければ、演算された位置及び配向 は間違いであろう。電磁界をより双極子状にするために、ヴォイジンは米国特許 ５、１７２、０５６において独特の送信及び受信アンテナコイルの巻き形態を使 用し、一方ジョーンズは米国特許４、７３７、７９４において、受信器が送信コ イルの半径よりも大きい距離に離れている場合、環状ループ送信器からの電磁界 が双極子に見えるようにするための演算方法を開示している。 広域アンテナが、１９６１年１１月１０日付エレクトロニクス誌においてチャ ールズ ピー．コミュー及びジェームス エス．ブリアンによる「ヘッドサイト テレビジョンシステムによって遠隔監視が行なわれる」という題名の論文に開示 された。このシステムには、頭の配向が測定される部屋の中央部分に対して均一 の電磁界を作るために、六個のアンテナが必要である。 この技術は最近では、コンピュータによって作られた漫画のキャラクタ、ロボ ット又は動物の像を動画にするコンピュータアニメーションの分野に適用されて いる。これを達成するために、腕足及び胴体に受信器を取り付けた一人以上の役 者が、送信器を備えた部屋で所望の一連の動きを行なう。受信器の位置及び配向 の 測定値は、アニメーションコンピュータに捕獲され、コンピュータが作った像を 役者の動きにあわせるために使用される。 図１には、この用途における従来技術による追跡器の使用が示されている。通 常、一人以上の役者１が壁、床、天井２のある部屋に位置する。部屋には、共通 の原点を中心として、二又は三の送信ダイポールアンテナ３が設けられている。 アンテナは、役者が移動する領域に設けられている支持構造４に取り付けられて いる。役者には、身体の動きを測定するために使用される一以上の受信アンテナ ５が取り付けられている。送信及び受信アンテナがワイヤケーブル７によって電 子ボックス６に接続されることにより、信号は、コンピュータアニメーションシ ステムに使用するために受信器の位置及び配向に変換される。 これらの従来技術によるシステムには下記のような問題がある。 １．送信された双極子電磁界の強さは１／Ｒ³で低下する。Ｒは送信器から受 信器への距離を表わす。信号において、このように急速に低下するので、役者が 送信アンテナを中心に移動できる距離は限られている。このような制限を克服す るために、数個の送信器を使用することによって、所望の適用範囲を得なければ ならない。又は、多くの電源を使用することによって、信号における１／Ｒ³の 低下に対応しなければならない。 ２．役者が送信器から離れるにつれて、位置及び配向の測定値には、建物の構 造に電導性及び透磁性の金属が使われていることによる誤差の増加が見られる。 これにより、役者の可動領域が限定される。 本発明の目的は、多数の送信器又は高い電力の送信器を設けることなく、大き な作動量が得られるような、電磁位置及び配向測定システムを初めて提供するこ とである。 また、本発明の目的は、金属と信号との相互作用による測定誤差が従来技術よ りも小さい状態で、金属の建物の中で大きな作動量が得られるような、測定シス テムを提供することである。 さらに、本発明の目的は、従来技術による同心、ほぼ直角及びダイポール状の 送信アンテナという要件を取り除くことによって、多くの異なるアンテナ取り付 け環境に適合可能な送信アンテナ形状及び信号処理方法を提供することである。 発明の要約 本発明による装置は、ＤＣ又はＡＣ信号によって駆動される電磁送信アンテナ と、送信された信号のフォーマットに感応する受信アンテナと、結果として生じ た非双極子電磁界から位置及び配向を決定するための処理手段とを備える。送信 アンテナは、送信器と受信との距離に比べて寸法が大きいアンテナ構造を形成す る二、三個のコイルを有する。 受信アンテナは、ダイポール送信アンテナに必要であるように、空間の外側で はなく、非双極子電磁界状態が存在する内側で使用されると、信号の強さは、双 極子のように、１／Ｒ³で急速に低下しないで、約１／Ｒでゆっくりと低下し、 それにより所定の領域に及ぶために必要な動力が大幅に低減されることが発見さ れた。さらに、アンテナ構造内の測定値は、導電性及び透磁性の高い金 属による誤差が従来技術によるダイポールシステムよりも小さいことがわかった 。この新規のアンテナ構造は、大体、及ぶべき領域のサイズの形状を有する二、 三個のループアンテナを備える。 ダイポール送信アンテナに基づく従来技術システムは、図２に示されているよ うに互いに同心である送信軸１０、１１、１２を必要とし、即ちアンテナは共通 の原点１３を有しなければならない。本発明によるアンテナ形状においては、同 心であるという要件が削除され、それにより測定用途に適応性のある形状が可能 となった。 さらに従来技術によるアンテナシステムでは、信号を直交するダイポールアン テナから生じたかのように訂正できるように、送信アンテナが互いに直角又はほ ぼ直角でなければならない。本発明において、このような要件は削除され、実際 、送信アンテナは図４に示されているように互いにどのような角度でもよく、ま た図５に示されているように互いに平行でもよい。これらの図において、各アン テナ軸は正方形又は長方形として示され、実際、各アンテナ軸は例えば三角形な ど、いかなる形状を有することもできる。 コミュー及びブリアンの広域アンテナの記載には、頭の配向を測定する必要が ある部屋の中央部分に均一な電磁界を作るために六個のアンテナを必要とするシ ステムが述べられている。これは、中央の均一な電磁界領域ではなくコイルシス テム全体において、配向だけでなく位置も測定するために二、三個しかアンテナ を使わない本発明とは異なる。引用された従来技術は、大きなヘルム ホルツシステムとして六個のコイルを使用しているので、部屋の中央部分に三つ の直角で均一な電磁界を作るためにコイルは互いに同心及び直角でなければなら ない。本発明にはこのような制限はなく、引用されたヘルムホルツシステムにお いて可能ではなかった位置の計算ができるように、作動空間全体に非均一の電磁 界を故意に発生させる。 本発明によって提供される、電磁界を使用して送信アンテナに対する受信アン テナの位置及び配向を決定するための装置は、電磁界を送信するための送信手段 と、上記電磁界を受けるための受信手段とを備え、上記受信手段は非双極子電磁 界状態が存在している空間の内側に設けられている。 また、本発明によって提供される、電磁界を使用して送信アンテナに対する受 信アンテナの位置及び配向を決定するための方法は、電磁界を受信手段に送信す るステップと、上記受信手段を非双極子電磁界状態が存在している空間の内側に 位置づけるステップとを有する。 さらに、本発明によって提供される、電磁界を使用して送信アンテナに対する 受信アンテナの位置及び配向を決定するための方法は、電磁界を受信手段に送信 するステップと、上記受信手段を非双極子電磁界状態が存在している空間の内側 に位置づけるステップとを有し、受信アンテナの位置の演算が、各アンテナ区分 の端部のｘ、ｙ、ｚ座標を画定することによって送信アンテナの幾何学的配置を 初期化するステップと、送信アンテナから誘導電磁界成分を測定し、該誘導電磁 界成分の測定された誘導ベクトルの 大きさとベクトルの内積によって求められた測定誘導ベクトル間の角度とを演算 するステップと、演算値に関して第一次テーラー展開式によって演算値から上記 大きさと角度とを直線補外として表わすステップと、テーラー展開式の偏導関数 を演算してｄＸ、ｄＹ及びｄＺの値を求めるステップと、送信アンテナによって 画定されているｘ、ｙ、ｚ座標面において受信器の座標を正確に表示できるほど 小さくなるまでｄＸ、ｄＹ及びｄＺの値を反復するステップとからなる。 図面の簡単な説明 本発明の例証を添付された図面を参照して以下に述べる。図面において、 図１は人の動きを追跡するために使用する従来技術によるシステムの部品配列 を示し、 図２は同心で直交している三個の環状アンテナループを備える従来技術による 送信アンテナを示し、 図３は人の動きを追跡するための本発明による部品の配列を示し、 図４は同心でなく直交していない本発明による三個の送信アンテナループの配 列を示し、 図５は互いに同一平面上で同心ではない本発明による送信アンテナループの配 列を示し、 図６は本発明によるシステムブロック図を示し、 図７は磁気誘導ベクトルを演算するために用いられる幾何学的 配置を示す。 好適な実施例の詳細な説明 新規なアンテナの概念を使用しているコンピュータアニメーションシステムが 図３に示されている。この図において役者１は、壁、床、天井２を備えた部屋に 立っている。二つの壁及び床もしくは天井に、三個の非ダイポールアンテナ８が 各々、取り付けられている。アンテナは役者の動きに必要な領域に合わせたサイ ズに形成され、単に表面に吊された単一のワイヤループである。役者には役者の 身体の動きを測定するために使用される一以上の受信器５が取り付けられている 。受信器５はアンテナ８からアンテナの有効半径のうち小さい半径よりも小さい 距離、離れている。有効半径とは、アンテナ軸からその境界までの平均距離によ って画定された半径である。好ましくは、受信器５は非双極子電磁界状態が存在 している空間内に設けられている。送信器及び受信器信号は、ワイヤケーブル７ によって電子ボックス６に相互に連結されることによって、コンピュータアニメ ーションシステムに使用するために受信器の位置及び配向に変換される。 図６には本発明の主な要素が示されている。これらの要素の電気的設計の詳細 は当業者に周知であるため示していない。本実施例には、波長が測定された距離 よりもはるかに大きい限り適切である周波数の時分割多重化されたＡＣ搬送波か らなる送信信号が使用されている。周波数または位相分割で多重化される又はパ ルス化されたＤＣのようなその他の送信信号フォーマットも使用す ることができるであろう。作動時、送信回路２０は所望のＡＣ電流を、一度に一 つの送信アンテナ８、この図では２１、２２、２３に供給する。送信された信号 は、受信アンテナ２４、２５、２６によって検出され、共振され２７、２８、２ ９、多重化され３０、整流され３１、増幅され３２、フィルタを通され３３、デ ジタルフォーマットに変換され３４、コンピュータ３５に読み込まれ、位置及び 配向に変換される。受信された信号の振幅は受信器の位置及び配向の測定値であ る。 送信回路２０は、送信アンテナ２１、２２、２３にＡＣ電流を効率的に供給す るための共振タンク回路として形成されている。役者１の身体に多くの受信器５ が取り付けられ、すべての受信器から同時にすぐに出力が測定される必要のある コンピュータアニメーションに適用される場合、所定の受信器が所定のアンテナ から離れるか近づく時に送信電力の増減が調整されないことが望ましいので、本 実施例では定電流駆動源が設けられている。一度に一つずつ各アンテナ２１、２ ２、２３に電流を供給するために、スイッチ３９が一度に一つずつコンピュータ ３５によって起動される。 三個の送信アンテナ２１、２２、２３は各々、単に、役者が動く空間を取り囲 むために必要な長さを有する一本のワイヤからなる。各アンテナの端部は相当す る送信回路２０に取り付けられている。例えば、役者が８フィートの高さの部屋 で、図３に示されているアンテナ形状を使用して、８×８フィートの床面積を動 きたいと望む場合、三個のアンテナループの各々は、例えば３２フ ィートの長さのＡＷＧ＃１８磁気ワイヤからなるであろう。この場合、アンテナ ループは部屋の壁又は天井に吊すだけでよいであろう。部屋の所定の個所で測定 された送信電磁界は、コイルの長さ全体からすべての電磁界が積分されたものな ので、ループの直線状または長方形の形状を正確に維持する必要はない。 受信アンテナ２４、２５、２６は、起電誘導の原則に基づいて送信電磁界によ ってコイルに電流が誘導される三個の平行ではないループアンテナからなる。本 実施例において、各コイルは１１ｍｍ（０．４″）の直径を有し、ＡＷＧ＃３６ 磁気ワイヤが１００回巻かれたものでよい。 受信コイルは各々、タンク回路２７、２８、２９における共振に同調されるこ とによって、コイル２４、２５、２６からその他の受信回路要素にエネルギが効 率的に送られる。共振回路２７、２８、２９は単に、コイルと共振するコンデン サー及び制動抵抗器からなってもよい。 コンピュータ３５は、受信器によって測定されたＡＣ信号を二極ＤＣ信号に変 換する整流器３１によって整流されるべき信号を一度に一つの受信アンテナから 選択する３対１のマルチプレクサ３０を制御する。この場合、整流器は、受信さ れた信号における位相の反転を確実に維持するために制御信号として送信器の周 波数参照信号を使用する。整流された信号は次に増幅器３２によって増幅され、 受信器信号が例えば＋／−５ボルトの使用可能範囲内に維持される。増幅量はコ ンピュータ３５によって選択される。 増幅され整流された信号は次にローパスフィルタ３３を通過し、 受信器コイルに誘導された電圧の大きさを表わすＤＣ値となる。 信号は次にアナログ／デジタル変換器３４によってデジタルフォーマットに変 換され、コンピュータ３５に読み込まれ、以下に述べるアルゴリズムによって位 置及び配向に変換される。 非双極子信号を位置及び配向に変換するためのアルゴリズム 受信器の位置は、測定された磁気誘導ベクトルを使う繰り返しの直線近似アル ゴリズムによって決定される。受信器の配向は、測定された誘導ベクトル及び演 算された誘導ベクトルを使う正確な非反復性のアルゴリズムによって決定される 。位置と配向との両方を繰り返し決定するアルゴリズムも用いることができたで あろうが、六つの未知数の代わりに三つの未知数のみを繰り返し決定しなければ ならないことに関する数の問題が少しあるので、好適な実施例ではない。三次元 の位置及び配向の両方を測定するために、受信アンテナの数ｉを送信アンテナの 数ｊに乗じたものは少なくとも６に等しくなければならない。この場合、ｉ及び ｊは少なくとも２でなければならない。 位置の決定 三つの未知である受信器の位置座標ｘ、ｙ、ｚを決定するためには、送信され た電磁界の少なくとも三つの特性値を測定し、これらの特性値と受信器の位置と の数学的関係を知らなければならない。電磁界の特性値は、測定された誘導ベク トルの大きさ、即ち上記少なくとも三つの内積即ち組合せのような測定されたベ ク トルの間の角度の測定値でもよい。これらの項目のいかなる三つを用いても、三 つの未知数を備える三つの非線形方程式のシステムになる。好適な実施例におい て、六つの測定値（三つの大きさ及び三つの内積）を最小自乗法で組合せ、冗長 な測定値を使うことによって、三つの位置の未知数値を求める。ベクトルの大き さは、受信器の配向と独立しているので、使われる。ベクトル間の角度によって 、同じベクトルの大きさを有しているかもしれない電磁界における他のロケーシ ョンの区別化をし、位置に関して曖昧である数値が確実にないようにする。 好適な実施例において、いかなる形状、いかなる相対ロケーション並びに配向 の送信アンテナも使用され、受信器は送信アンテナに非常に近接して作動し、実 際、受信器は多数の送信アンテナによって完全に包囲されているので、測定され た誘導ベクトルと受信器の位置との数学的関係を設定する際、送信アンテナの幾 何学的配列が説明されなければならない。この関係は、アンペールの法則を送信 アンテナに適用して、いかなる受信器の位置においても誘導電磁界を決めるため に、設定することができる。図７には、受信器の位置５２に対して任意の形状、 及び任意のロケーション並びに配向を有する単一の送信アンテナ５０が示されて いる。アンテナ５０はＮ辺からなる多角形として表わされ、本実施例ではＮ＝４ である。アンテナ区分５１から任意のロケーション５２における誘導電磁界Ｂは アンペールの法則による： 等式においてｌはアンテナを反時計回りの方向に流れる電流であり、ｄはアンテ ナ区分から使用者のロケーション５２までの垂直距離である。ｄは下記の外積か ら決められる： ベクトルを表わし、 以下によって求められる： また等式において角度のコサインは以下の内積によって求められる： 受信器のロケーションにおける誘導ベクトルＢの方向は右ねじの法則から求め られる。この誘導ベクトルの方向における単位ベクトルは以下の外積によって求 められる。 ロケーション５２の全誘導電磁界Ｂはすべての送信アンテナの 各区分からのＢのベクトルの合計である。 所定の受信器のｘ、ｙ、ｚ座標を演算するためのアルゴリズムは次の工程から なる： 工程１．送信アンテナの幾何学的配置の初期化。幾何学的配置は各アンテナ区分 の端部のｘ、ｙ、ｚ座標によって表わされる。 工程２．三個の送信アンテナから誘導電磁界成分Ｂ_mの測定をする： この場合、Ｂ_ijは、送信アンテナｊによって発生され、受信アンテナｉによっ て測定された誘導ベクトル成分を意味する。二個のアンテナの受信器が使用され ると、成分Ｂ（ｉ、３）は 工程３．下記を用いて、測定された誘導ベクトルＭＢｉ_mの大きさと測定された ベクトル間の角度の測定値である内積Ｄｉ_mとを演算する： 工程４．演算値に関して第一次テーラー展開式を用いて演算値から測定された電 磁界の値を直線補外として表わし、下記によって画定される三つの未知数ｄＸ、 ｄＹ、ｄＺにおいて六つの等式を作成する： MB1m=MB1c+(δMB1/δX)dX+(δMB1/δY)dY+(δMB1/δZ)dZ MB2m=MB2c+(δMB2/δX)dX+(δMB2/δY)dY+(δMB2/δZ)dZ MB3m=MB3c+(δMB3/δX)dX+(δMB3/δY)dY+(δMB3/δZ)dZ D1m=D1c+(δD1/δX)dX+(δD1/δY)dY+(δD1/δZ)dZ D2m=D2c+(δD2/δX)dX+(δD2/δY)dY+(δD2/δZ)dZ D3m=D3c+(δD3/δX)dX+(δD3/δY)dY+(δD3/δZ)dZ この場合、演算された値（下付き文字ｃ）は、受信器の最新演算座標を等式１に 適用し、誘導ベクトルを求め、等式３及び４から大きさ及び内積を求めることに よって、決められる。 工程５．解析的方法、又はｘ、ｙ、ｚ方向の各々に小さなステップをとり、この ステップによる関数における変化を見つける、より簡単な方法で上述した偏導関 数を演算する。 例えば： δMB1/δX=[MB1(X+△X、Y、Z)-MB1(X、Y、Z)]/△X 工程６．決められた組の一次方程式を求めるために使う標準数値方法のいずれか を用いて、工程４で定義された等式にてｄＸ、ｄ Ｙ、ｄＺの値を求める。 工程７．受信器の推定ロケーションを次の等式を用いて更新する： 工程８．ｄＸ、ｄＹ、ｄＺの値が大きい場合は、反復を続ける。 受信器の配向を演算するためのアルゴリズムは次の工程からなる。 工程１．受信器の最新演算位置で等式１を用いて、送信器のｘ、ｙ、ｚ座標枠に おけるゼロ配向受信器によって測定された誘導ベクトルを演算する。これらの値 をマトリックスＢ_tに配列する： 工程２．ある配向で受信器によって測定された誘導値と送信器の枠内で測定され た誘導値との関係は： Ｂ_m＝Ａ＊Ｂ_t この場合すべての項は３×３マトリックスを表わしている。マトリックス（Ａ） は配向の標準方向コサインマトリックスである。 上述の式を用いて、配向は下記から演算される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電磁界を使用して送信アンテナに対する受信アンテナの位置及び配向を決め るための装置であって、 電磁界を送信するための送信手段と、 上記電磁界を受けるための設けられた受信手段とを備え、上記受信手段が非双 極子電磁界状態の存在する空間内に設けられている装置。 ２．上記受信手段からの出力信号を測定し、位置及び配向の測定値に変換するた めの処理手段を備える請求項１記載の装置。 ３．上記送信電磁界を作るために、上記送信手段に電流を供給するための手段を 備える請求項２記載の装置。 ４．上記送信手段が非ダイポールアンテナを備える請求項３記載の装置。 ５．上記送信手段が複数の上記電磁界を、異なる場所から各々、送信する請求項 ４記載の装置。 ６．上記場所が直交している請求項５記載の装置。 ７．上記場所が直交していない請求項５記載の装置。 ８．上記場所が同一平面上にある請求項５記載の装置。 ９．上記受信手段が平行でないループアンテナを備える請求項５記載の装置。 １０．上記送信手段が上記空間を画定し所望の形状に形成されている細長い導電 体を備える請求項１記載の装置。 １１．上記空間が複数の表面によって画定されている部屋であり、上記送信手段 が、平行ではない三つの表面に各々、設けられてい る互いに排他的な三本の軸を画定している三個のアンテナを備える請求項１０記 載の装置。 １２．上記アンテナの各々が上記アンテナ軸から相当する境界までの平均距離に よって決められる有効半径を有し、上記受信手段が上記有効半径のうち小さい半 径よりも小さな距離を送信手段からあけて設けられている請求項１１記載の装置 。 １３．上記送信手段が上記アンテナを順次起動するための手段を備える請求項４ 記載の装置。 １４．上記アンテナを順次起動するための上記手段が、波長が送信手段と受信手 段との間隔よりも実質的に大きい時分割多重化ＡＣ信号、位相分割多重化信号、 周波数分割多重化信号、及びパルスＤＣ信号の一つを備える請求項１３記載の装 置。 １５．電磁界を使用して送信アンテナに対する受信アンテナの位置及び配向を決 めるための方法であって、 電磁界を受信手段に送信するステップと、 上記受信手段を非双極子電磁界状態の存在する空間内に位置づけるステップと を備える方法。 １６．電磁界を使用して送信アンテナに対する受信アンテナの位置及び配向を決 めるための方法であって、 電磁界を受信手段に送信するステップと、 上記受信手段を非双極子電磁界状態の存在する空間内に位置づけるステップと を備え、受信アンテナの位置を演算することが、 送信アンテナによって画定されるｘ、ｙ、ｚ座標面において各アンテナ区分 の端部のｘ、ｙ、ｚ座標によって表わされるよう に、送信アンテナの幾何学的配置を初期化するステップと、 送信アンテナから誘導電磁界成分を測定するステップと、 該誘導電磁界成分の測定された誘導ベクトルの大きさとベクトルの内積によ って求められた測定誘導ベクトル間の角度とを演算するステップと、 演算値に関して第一次テーラー展開式を用いて演算値から大きさと角度とを 直線補外として表わすステップと、 誘導ベクトル及び角度の偏導関数を演算するステップと、 位置における変化ｄＸ、ｄＹ及びｄＺを求めるための決められた組の一次方 程式を解くステップと、 送信アンテナによって画定されているｘ、ｙ、ｚ座標面において受信アンテ ナの座標を正確に表示できるほど小さくなるまでｄＸ、ｄＹ及びｄＺの値を反復 するステップとを備える方法。 １７．受信アンテナの配向を演算することが、受信アンテナの最新の演算された 位置で送信アンテナによって画定されるｘ、ｙ、ｚ座標面においてゼロ配向受信 器によって測定される誘導ベクトルを演算するステップと、受信アンテナによっ て測定された誘導ベクトルに上記演算された誘導電磁界成分の逆マトリックスを 乗じるステップとを備える請求項１６記載の方法。