KR101891561B1 - 초음파 신호를 이용한 무인 항공기, 이의 착륙 유도 방법 및 그 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 신호를 이용한 무인 항공기, 이의 착륙 유도 방법 및 그 기록매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무인 항공기의 복수 개의 회전익과 각각 연결되어 위치하며, 지면으로의 이착륙을 제어하는 복수 개의 모터; 상기 복수 개의 모터의 각 하부 및 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 하부에 각각 위치하고, 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정하는 복수 개의 초음파 센서; 상기 본체의 내부에 위치하여, 상기 무인 항공기의 수평상태를 조절하는 자이로 센서; 및 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 상기 지면으로의 착륙 여부를 진행하도록 제어신호를 생성하여 상기 모터로 전송하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무인 항공기가 지면에 착륙할 때, 지면의 상태가 고르지 않거나, 지면의 경사가 심하거나, 또는 착륙하고자 하는 지면의 폭이 무인 항공기의 전체 길이 보다 작아 착륙이 불가능한 경우 등의 상황을 착륙 전에 미리 파악함으로써, 무인 항공기가 원활하게 착륙할 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

초음파 신호를 이용한 무인 항공기, 이의 착륙 유도 방법 및 그 기록매체{Unmanned aerial vehicle using ultrasonic wave and method for guiding landing path and recording medium thereof}

본 발명은 초음파 신호를 이용하여 비행 중인 무인 항공기가 지면에 안전하게 착륙할 수 있도록 유도하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기, 이의 착륙 유도 방법 및 그 기록매체에 관한 것이다.

무인 항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle or Uninhabited Aerial Vehicle)란, 조종사를 탑승하지 않고 지정된 임무를 수행하도록 제작된 비행체를 말한다. 이러한 무인 항공기는 활용되는 분야에 따라 광학, 적외선, 레이더 센서 등의 장비를 탑재하여 사람이 직접 접근하기 어려운 곳의 감시, 정찰, 통신 정보 중계 등의 임무를 수행하고 있다.

이러한 무인 항공기는 상술한 군사적 용도 뿐만 아니라 최근에는 남녀노소를 불문하고 다양한 계층의 사람들에게 취미 생활의 일부로서도 널리 사용되는데, 그 예로서, 화산 분화구, 절벽 등과 같이 사람이 직접 촬영하기 어려운 장소를 촬영할 수 있다.

이처럼 처음에는 군사적 용도로 개발되었으나, 현재는 민간 분야에서도 널리 사용되고 있는 무인 항공기는 민간 분야에서는 주로 항공 촬영을 목적으로 하고 야외에서 사용되는데, 이때 야외의 지면 상태가 실내의 지면 상태와 달리 고르지 않거나, 경사도가 심한 경우가 많기 때문에 항공기에 구비되는 각종 카메라, 센서 등의 민감하고 고가의 장비들이 항공기의 이착륙 시에 손상되기 쉽다는 문제점이 발생했다.

한국 공개특허공보 10-2016-0008667 한국 등록특허공보 10-1496892

본 발명의 일 측면은 무인 항공기가 지면으로 착륙하기 전, 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 먼저 송수신하여 지면의 상태를 먼저 파악함으로써, 착륙이 가능한 지면의 상태인지를 판단하여 무인 항공기가 해당 지면으로 원활하게 착륙하도록 유도하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기, 이의 착륙 유도 방법 및 그 기록매체를 개시한다.

본 발명의 일 측면에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기는 무인 항공기의 복수 개의 회전익과 각각 연결되어 위치하며, 지면으로의 이착륙을 제어하는 복수 개의 모터;와, 상기 복수 개의 모터의 각 하부 및 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 하부에 각각 위치하고, 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정하는 복수 개의 초음파 센서;

상기 본체의 내부에 위치하여, 상기 무인 항공기의 수평상태를 조절하는 자이로 센서; 및 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 상기 지면으로의 착륙 여부를 진행하도록 제어신호를 생성하여 상기 모터로 전송하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 초음파 센서는 서로 대향하도록 복수 개가 상기 모터의 하부에 각각 위치하거나, 상기 본체의 하부 또는 상기 본체와 회전익 사이에 연결되는 연결바에 위치할 수 있다.

상기 모터의 하부에 상기 초음파 센서를 둘러싸도록 배치되며, 지면으로의 착륙 시 발생하는 충격으로부터 상기 초음파 센서를 보호하는 센서 보호 케이스;를 더 포함할 수 있다.

상기 센서 보호 케이스는 합성 고무 또는 코일스프링으로 이루어질 수 있다.

상기 제어부는 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 복수 개의 초음파 센서 중 제1 내지 제2 초음파 센서로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하고, 상기 제1 초음파 센서로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 상기 제2 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서와 제2초음파 센서와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단할 수 있다.

상기 모터는 스테핑 모터 또는 서보모터인 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용할 수 있다.

상기 본체의 상부에 복수 개가 위치하여, 상기 무인 항공기의 내부 또는 외부 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 무인 항공기의 착륙 유도 방법은 지면에 안전하게 착륙하기 위해 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법에 있어서, 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 내부에 위치하는 자이로 센서가 상기 무인 항공기의 수평상태를 조절하는 단계;와, 상기 무인 항공기에 위치한 복수 개의 초음파 센서가 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정하는 단계;와, 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 모터가 상기 제어신호에 응답하여 상기 무인 항공기에 대한 상기 지면으로의 착륙 여부를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계는 상기 복수 개의 초음파 센서 중 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 내지 제2 초음파 센서로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하는 단계;와, 상기 제1 초음파 센서로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 상기 제2 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서와 제2초음파 센서와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단하여 제어신호를 생성하는 단계; 및 생성한 제어신호를 모터로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계는, 상기 복수 개의 초음파 센서 중 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 내지 제2 초음파 센서로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하는 단계;와, 상기 제1 초음파 센서로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 상기 제2 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서와 제2초음파 센서와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단하여 제어신호를 생성하는 단계;와, 상기 산출된 지면의 경사도가 임계치 미만인 것으로 확인되면, 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 하부에 위치하는 초음파 센서가 초음파 신호를 송수신하는 지면의 임의의 지점을 기준점으로 선정하고, 선정한 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 각각 측정하는 단계;와, 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대하여 각각 측정한 기울기에 기초하여 상기 지면의 요철 상태를 판단한 후, 그 판단 결과에 따라 상기 지면으로 무인 항공기의 착륙 여부를 유도하는 제어신호를 생성하는 단계; 및 생성한 제어신호를 모터로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대하여 각각 측정한 기울기에 기초하여 상기 지면의 요철 상태를 판단한 후, 그 판단 결과에 따라 상기 지면으로 무인 항공기의 착륙 여부를 유도하는 제어신호를 생성하는 단계는 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기에 따라 상기 지면이 볼록 상태라고 판단한 경우에는 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 기설정된 볼록 임계치와 비교하여, 상기 기울기가 기설정된 볼록 임계치보다 작은 경우에 착륙이 가능한 지면의 상태라고 판단하고 이에 대한 제어신호를 생성하거나, 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기에 따라 상기 지면이 오목 상태라고 판단한 경우에는 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 기설정된 오목 임계치와 비교하여, 상기 기울기가 기설정된 오목 임계치보다 작은 경우에 착륙이 가능한 지면의 상태라고 판단하고 이에 대한 제어신호를 생성할 수 있다.

상기 무인항공기의 지면으로 하강 중, 상기 초음파 센서가 하강 중인 지면으로 초음파 신호를 송수신하는 단계;와, 상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여 하강 중인 상기 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부를 판단하는 단계;와, 상기 지면 상에 장애물이 존재한다고 판단한 경우, 상기 자이로 센서가 상기 무인 항공기의 수평 상태를 조절하는 단계;

상기 제어부가 무인 항공기가 현재 하강 중인 지면의 상공에서 일정시간 동안 정지 비행하도록 제어 신호를 생성하고, 이후 기설정된 시간이 지나면 상기 무인 항공기 내 본체의 법선 방향을 축으로 상기 무인 항공기가 복수 회 회전 비행하도록 제어신호를 생성하는 단계;와, 상기 초음파 센서가 상기 무인 항공기의 복수 회 회전 비행 시, 하강하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하는 단계;

상기 제어부가 수신한 초음파 신호를 분석하여, 상기 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부를 재판단하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부에 대한 판단결과에 따라 상기 지면의 상태가 무인 항공기가 착륙 가능한 상태인지 여부를 재확인하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부가 상기 지면으로부터 수신된 초음파 신호를 분석하여 상기 지면에 대한 매질을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 컴퓨터 판독가능 기록매체는 상술한 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 무인 항공기가 지면에 착륙할 때, 지면의 상태가 고르지 않거나, 지면의 경사가 심하거나, 또는 착륙하고자 하는 지면의 폭이 무인 항공기의 전체 길이 보다 작아 착륙이 불가능한 경우 등의 상황을 착륙 전에 미리 파악함으로써, 무인 항공기가 원활하게 착륙할 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기 및 이의 착륙 유도 방법에 대한 순서도이다.
도 5는 초음파 센서를 이용하여 지면의 상태를 스캐닝하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 무인 항공기 내 초음파 센서의 배치 구조를 나타낸 사시도이다.
도 7은 지면의 기울기 θ에 대한 tan 값을 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 무인 항공기가 지면의 상공을 360도 회전 비행하여 지면의 기울기를 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 볼록한 상태를 갖는 지면의 기울기를 나타낸 도면이다.
도 10은 지면 내 임의의 기준점의 볼록 상태가 기설정된 볼록 임계치와 비교하여 작거나 큰 경우를 나타낸 도면이다.
도 11은 오목한 상태를 갖는 지면의 기울기를 나타낸 도면이다.
도 12는 지면 내 임의의 기준점의 오목 상태가 기설정된 오목 임계치와 비교하여 작거나 큰 경우를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법을 나타낸 순서도이다.
도 14는 지면 상에 존재하는 장애물의 존재여부를 판단하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 15는 지면 상에 장애물의 존재 여부에 따라 무인 항공기의 제어 신호를 생성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 16은 지면으로의 무인 항공기의 하강 중 상기 지면 상에 장애물이 존재 여부에 따른 하강 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 장애물 판단 과정을 종료하는 시점의 무인 항공기와 지면간 상태를 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

외부에서 주로 사용되는 무인 항공기에 대하여, 촬영 또는 각종 측정 등의 목적으로 비행하기 위해 지면으로부터 이착륙하는데 있어서, 특히 지면에 착륙 시 지면의 상태에 따라 원활하게 착륙을 유도하는 과정에 대하여 본 발명에서 자세히 살펴보도록 한다.

이하 도 1 내지 도 3를 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 항공기에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기(100)는 모터(110a, 110b, 110c, 110d), 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d), 자이로 센서(140), 제어부(미도시), 온도센서(160), 센서 보호 케이스(170a, 170b, 170c, 170d)를 포함할 수 있다.

모터(110a, 110b, 110c, 110d)는 무인 항공기(100)의 중앙에 위치한 본체(130)로부터 연결바를 통해 방사상으로 연결되고, 그 상단에는 복수 개의 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)과 각각 연결되어 위치하며, 지면으로 무인 항공기(100)의 이착륙을 제어한다. 본 발명에서는 상기 본체(130)로부터 4방향에 각각 모터(110a, 110b, 110c, 110d)를 연결시키고, 이에 따라 총 4개의 모터(110a, 110b, 110c, 110d) 가 연결바를 통해 일정한 간격을 가지고 본체(130)와 연결되고, 또한 상기 4개의 모터(110a, 110b, 110c, 110d)간 상호간의 간격 또한 동일 반경을 갖도록 설치된다. 이때, 상기 모터(110a, 110b, 110c, 110d)는 입력 펄스 수에 대응하여 일정하게 회전각도씩 움직이는 스테핑 모터(stepping motor) 또는 전압 입력을 회전각으로 바꾸는 서보모터일 수 있다.

초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)는 동일 반경의 4 방향에 위치하는 각 모터(110a, 110b, 110c, 110d)의 하부에 위치하거나, 상기 본체(130)의 하부(120e) 또는 상기 본체(130)와 회전익(180a, 180b, 180c, 180d) 사이에 연결되는 연결바에 위치하고, 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정한다. 이러한 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)는 대각으로 서로 마주보도록 복수 개가 상기 모터(110a, 110b, 110c, 110d)의 하부에 각각 위치한다. 이러한 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)는 송신부와 수신부로 이루어지는데, 송신부가 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송신하면, 수신부가 상기 송신부로부터 전송되어 지면으로부터 반사된 초음파 신호를 수신하고, 수신한 초음파 신호를 수집하여 무인 항공기와 지면간의 거리를 측정할 수 있다.

자이로 센서(140)는 상기 무인 항공기(100)의 중앙에 위치한 본체(130)의 내부에 위치하며, 무인 항공기(100)의 수평상태를 측정하고, 수평상태를 유지하도록 조절하는데, 특히 3축 자이로 센서를 사용하여 상기 무인 항공기(100)의 X축, Y축, Z축 방향성에 대한 수평상태를 조절한다. 이처럼 자이로 센서를 이용한 무인 항공기에 대한 수평 조절은 지면과의 거리 및 지면의 경사도 즉, 기울기 상태를 보다 정확하게 측정하기 위해서 수행된다. 이때, 상기 자이로 센서를 대체하여 상기 무인 항공기(100)의 중앙에 위치한 본체(130)의 내부에 투명관 내 수은 또는 물방울이 구비될 수 있으며, 상기 초음파 센서 중 일부를 이용하여 상기 투명관에 수은 또는 물방울의 위치를 확인하고, 그 결과를 통해 현재 무인 항공기(100)의 수평상태를 측정하고 조절할 수 있다.

제어부(미도시)는 상기 본체(130)의 내부에 위치하며, 지상의 무선 원격 조종기로부터 무인 항공기의 비행 또는 이착륙을 위한 제어신호를 수신할 뿐만 아니라, 상기 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 상기 지면으로의 착륙 여부를 진행하도록 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 모터(110a, 110b, 110c, 110d)로 전송한다. 이러한 제어부는 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b)로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하고, 제1 초음파 센서(120a)로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 제2 초음파 센서(120b)로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서(120a)와 제2초음파 센서(120b)와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도(또는 지면의 기울기)를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단할 수 있다.

온도 센서(160)는 상기 본체(130)의 상단에 상기 본체(130)로부터 연결되는 각 모터(110a, 110b, 110c, 110d) 및 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)과 대응하도록 복수 개가 각각 위치하며, 상기 무인 항공기(100)의 비행 또는 이착륙 시 외부 온도 및 상기 모터(110a, 110b, 110c, 110d)와 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)의 온도를 측정하여, 측정한 온도 정보를 상기 제어부로 전송한다. 이때, 측정한 온도 정보가 기설정된 기준 온도 정보를 초과하는 경우에는 제어부가 무인 항공기의 착륙을 제한하도록 하거나, 측정한 온도 정보에 대하여 시간당 온도상승량이 기설정된 상승량을 초과하는 경우에는 무인 항공기의 착륙을 제한하거나, 또는 상기 무인 항공기의 지면으로 착륙하기 위한 하강 속도를 감속하는 제어신호를 생성할 수 있다.

센서 보호 케이스(170a, 170b, 170c, 170d)는 상기 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)를 둘러싸도록 상단이 절두원추형 구조로 이루어지고, 하단이 원통형 구조로 이루어지며, 무인 항공기의 이착륙이 복수 회 반복될 때마다 무인 항공기의 외부에 위치하는 복수 개의 초음파 센서가 지면과의 충돌로 인해 마모되거나, 또는 마멸되어 손상이 될 수 있으므로, 이러한 복수 개의 초음파 센서를 보호하기 위해, 교체 가능한 탈부착 구조로 이루어진다. 따라서, 이러한 센서 보호 케이스(170a, 170b, 170c, 170d)를 통해, 무인 항공기(100)가 지면으로 착륙 시에 발생하는 진동, 바람 등의 외부 충격으로부터 상기 초음파 센서(120)를 보호한다. 또한 센서 보호 케이스(170a, 170b, 170c, 170d)는 합성 고무 또는 탄성 재질의 코일 스프링으로 이루어질 수 있어, 상기 무인 항공기(100)가 지면으로 착륙 시에 발생하는 충격을 센서 보호 케이스(170a, 170b, 170c, 170d)가 모두 흡수하여, 상기 센서 보호 케이스(170a, 170b, 170c, 170d) 내부에 위치하는 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)로는 충격이 전달되지 않도록 한다. 따라서, 무인 항공기(100)의 지속적이고 반복적으로 이착륙을 수행함에도 불구하고 초음파 센서(120)의 민감도 및 정확도를 그대로 유지시킬 수 있다. 더불어, 상술한 제1 내지 제4 초음파 센서 뿐만 아니라, 무인 항공기의 본체 중심에 위치하는 제5 초음파 센서(120e) 또한 무인 항공기의 지면 이착륙 시 보호되도록 센서 보호 케이스가 상기 제5 초음파 센서를 둘러싸도록 위치할 수 있다.이러한 구조를 갖는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기에 대한 착륙 유도 방법을 도 4를 참고하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법에 대한 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무인 항공기의 착륙 유도 방법은 먼저, 무인 항공기(100)의 중앙에 위치한 본체(130)의 내부에 위치하는 자이로 센서(140)가 상기 무인 항공기(100)의 수평상태를 조절한다(S210). 이러한 자이로 센서(140)는 3축 자이로 센서를 사용할 수 있는데, 상기 무인 항공기(100)를 중심으로 교차하는 3개의 축을 기준으로 설정하고 상기 3개의 축을 이용하여 상기 무인 항공기(100)의 수평에 대한 움직임의 변화량을 측정하여 상기 무인 항공기(100)의 수평상태를 조절할 수 있다.

이에 따라, 수평상태가 일정하게 조절된 무인 항공기(100)의 복수 개의 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)과 연결되어 위치하는 모터(110a, 110b, 110c, 110d)의 하부에 각각 위치한 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)가 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정한다(S220).

이에 따라 제어부가 상기 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 상기 지면으로의 착륙 여부를 진행하기 위한 제어신호를 생성한다(S230). 이를 위해, 상기 제어부가 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b)로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보 a, b를 수신하고, 제1 초음파 센서(120a)로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 제2 초음파 센서(120b)로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서(120a)와 제2초음파 센서(120b)와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도(또는 지면의 기울기 또는 지면의 경사각)를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단할 수 있다.

이후, 제어부가 착륙하고자 하는 지면의 경사도 θ의 값을 미리 정해진 임계치와 비교하고, 지면의 경사도 θ의 값이 미리 정해진 임계치보다 작은 경우에는 착륙이 가능한 지면의 기울기 상태라고 판단하고 이에 대한 제어신호를 생성한 후 생성한 제어신호를 모터(110)로 전송한다. 제어부는 착륙하고자 하는 지면의 경사도 θ의 값을 미리 정해진 임계치와 비교하고, 지면의 경사도 θ의 값이 미리 정해진 임계치보다 작은 경우에는 무인 항공기의 착륙이 불가능한 지면으로 판단하고, 착륙하지 않고 비행을 지속하는 제어신호를 생성한 후 생성한 제어신호를 모터(110)로 전송한다.

이러한 지면의 경사도 θ 를 연산하는데 있어서, 서로 마주보는 복수 개의 초음파 센서 뿐만 아니라, 서로 마주보는 초음파 센서 사이에 위치하는 초음파 센서 즉, 무인 항공기의 본체 하부에 위치하는 초음파 센서 또한 함께 이용함으로써, 지면의 기울기에 대한 정확성을 더 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부가 초음파 센서로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여, 무인 항공기가 착륙하고자 하는 지면 상에 장애물이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 이때 만약, 착륙하고자 하는 지면 상에 장애물이 존재한다고 판단한 경우, 해당 장애물이 지면상에 고정된 물체인지 또는 변동 물체인지를 판단한다. 이에 따라, 상기 장애물이 지면상에 고정된 물체인 경우에는 상기 제어부가 상기 지면으로의 착륙을 위한 제어신호를 생성하지 않고, 상기 장애물이 변동 물체라고 판단한 경우에는 상기 지면으로의 착륙을 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 또한, 착륙도중 하강 경로에 공중 장애물이 유입될 가능성도 배제할 수 없다. 이러한 공중장애물 판단은 본체와 모터 하단의 초음파 센서를 통해 최초 착륙시작전 지면과의 거리가 하강속도에 유사하게 감소되고 있는지를 제어부를 통해 판단한다. 이때 만약, 센서를 통한 지면과의 거리가 급격하게 감소하거나 불규칙한 거리로 측정이 되었을때 이를 장애물이라 판단하고 제어부를 통해 모터를 제어하여 정지비행하며, 이후 지면을 본체중심의 법선 방향을 축으로 2 내지 3회 회전하면서 초음파 센서를 통해 지면을 다시 스캐닝 할 수 있다.

이어서, 제어부가 지면으로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여, 제어부가 착륙하고자 하는 지면의 경사도 θ의 값이 미리 정해진 임계치보다 작은 경우, 착륙가능한 지면인지 매질을 판단할 수 있다. 즉, 상기 지면으로부터 수신한 초음파 신호가 전파하는 매질의 밀도와 음속의 곱을 통해 음향 임피던스(Acoustical Impedance)를 측정할 수 있는데, 이때 측정된 상기 음향 임피던스 값에 따라 변동하는 초음파 신호의 진폭을 분석하여 지면에 대한 매질의 종류를 판단할 수 있다. 이와 같이 판단한 지면에 대한 매질의 종류에 따라 무인 항공기의 착륙 여부를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 이때 만약, 지면이 액체인 경우에는 장애물이 존재하지 않더라도 무인 항공기가 착륙할 수 없다고 판단하여 이에 대한 제어신호를 생성할 수 있다.

따라서, 모터(110)가 상기 제어부로부터 수신한 제어신호에 응답하여 상기 지면으로의 착륙 여부를 제어한다(S240).

이에 더하여, 무인 항공기(100)가 해당 지면으로 착륙하는 도중에도 상기 무인 항공기(100)의 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 통해 상기 지면 또는 공중에 위치하는 장애물의 존재 여부와, 장애물이 고정된 물체인지 또는 변동하는 물체인지를 무인 항공기가 지면으로 착륙을 완료하는 순간까지 반복적으로 확인할 수 있다.

이처럼 무인 항공기가 착륙하고자 하는 지면의 상태가 다양하게 나타날 수 있는데, 지면의 상태에 따라 무인 항공기의 착륙 여부가 결정될 수 있다.

이하에서는 도 5를 참조하여 지면의 상태별 착륙 유도 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 5는 초음파 센서를 이용하여 지면의 상태를 스캐닝하는 과정을 나타낸 도면이다.

무인 항공기가 착륙하고자 하는 지면은 다양한 상태를 가질 수 있는데, 그 중에서도 총 세 가지의 경우를 예로 들어 살펴보도록 한다. 도 5에 도시된 지면 중 먼저 (a) 구간의 지면과 같이 급격한 경사도를 갖는 지면이 존재할 수 있고, (b) 구간의 지면처럼 착륙하고자 하는 지면의 일부에 장애물이 수 있으며, (c) 구간과 같이 경사도 없이 평탄하고 지면에 장애물도 없는 지면이 존재할 수 있다.

먼저, (a) 구간의 지면은 급격한 경사도를 갖는 특징이 있다. 따라서, 상술한 본 발명의 착륙 유도 방법을 통해 (a) 구간의 지면에 대한 경사도를 판단하는데, 이때 (a) 구간의 지면에 대한 경사도 θ의 값이 미리 정해진 임계치보다 큰 경우에는 무인 항공기가 착륙할 수 없는 경사도를 갖는 지면이라고 판단할 수 있다. 따라서, 무인 항공기는 (a) 구간의 지면에 착륙하지 않고 비행을 계속 진행한다.

두 번째, (b) 구간의 지면은 (a) 같이 급격한 경사도를 가지는 것은 아니지만, 지면의 일부분에 장애물이 존재하는 특징이 있다. 이에 따라, 본 발명의 착륙 유도 방법을 통해 (b) 구간의 지면과의 거리를 측정한 후, 측정한 거리 정보에 기초하여 상기 (b) 구간의 지면에 대한 경사도를 판단한다.

이때, 상기 (b) 구간의 지면에 대한 경사도 θ의 값이 미리 정해진 임계치보다 작은 경우에는 무인 항공기가 착륙할 수 있는 경사도를 갖는 지면이라고 판단할 수 있다. 이어서, 지면의 경사도 판단을 위해 수신한 초음파 신호를 통해 상기 (b) 구간의 지면에 장애물이 존재하는지 여부를 판단한다. 여기서, 초음파 신호를 통해 장애물 존재 여부를 판단하는 것은, 초음파 신호를 통해 지면 방향으로 스캔하고, 스캔된 지면 방향의 정보에 따라 데이터베이스에 미리 저장된 크기 범위 내의 물체가 스캔되는 경우 장애물로 판단하거나, 데이터베이스에 미리 저장된 장애물 판단 알고리즘에 따라 지면에 있는 장애물 또는 지면과 무인 항공기(100) 사이에 해당되는 물체 정보를 산출할 수 있다. 또한, 후술하는 도13과 같이, 무인 항공기(100)의 하강 속도와 무인 항공기(100)와 지면과의 거리의 비례 관계를 파악하여 착륙하고자 하는 지면에 장애물이 존재하는지 판단할 수도 있다. 한편, 장애물 판단 방식은 상공에서 지면의 물체를 판단할 수 있는 공지된 모든 기술이 사용될 수 있음은 물론이다. 따라서, 무인 항공기의 제어부가 장애물을 위치를 피해 착륙하기 위한 제어신호를 생성하고, 이와 같이 생성된 제어신호에 응답하여 무인 항공기가 장애물을 피해 상기 (b) 구간의 지면에 착륙하도록 한다.

세 번째, (c) 구간의 지면은 (a) 구간의 지면과 같이 급격한 경사도를 갖지 않고, (b) 구간의 지면처럼 지면의 일부에 장애물이 위치하지도 않는 평탄한 지면을 특징을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 착륙 유도 방법을 통해 (c) 구간의 지면과의 거리를 측정한 후, 측정한 거리 정보에 기초하여 상기 (c) 구간의 지면에 대한 경사도를 판단한다. 이때, 상기 (c) 구간의 지면에 대한 경사도 θ의 값이 미리 정해진 임계치보다 작은 경우에는 무인 항공기가 착륙할 수 있는 경사도를 갖는 지면이라고 판단할 수 있다. 이어서, 지면의 경사도 판단을 위해 수신한 초음파 신호를 통해 상기 (c) 구간의 지면에 장애물이 존재하는지 여부를 판단한다. 만약, 상기 (c) 구간의 지면에 장애물이 검출되지 않는 경우, 마지막으로 앞서 수신한 초음파 신호를 통해 상기 (c) 구간의 지면의 폭이 착륙하고자 하는 무인 항공기의 전체 길이보다 큰지 여부를 확인한다. 상기 (c) 구간의 지면의 폭이 무인 항공기의 전체 길이보다 큰 경우에는 제어부가 최종적으로 상기 (c) 구간의 지면이 무인 항공기의 착륙이 가능한 지면으로 판단하고, 무인 항공기의 착륙을 위한 제어신호를 생성한 후, 모터로 전송한다. 이에 따라 상기 무인 항공기가 (c) 구간의 지면에 원활히 착륙한다.

이처럼 지면에 무인 항공기가 착륙하기 위해서는 먼저, 무인 항공기와 지면 간의 거리를 측정하고 이어서 지면의 경사도를 측정하는데, 이하에서는 도 6 내지 도 8을 이용하여 지면의 경사도 즉, 기울기를 측정하는 과정에 대하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.

도 6은 무인 항공기 내 초음파 센서의 배치 구조를 나타낸 사시도이고, 도 7은 지면의 기울기에 대한 tan 값을 측정하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 8은 무인 항공기가 지면의 상공을 360도 회전 비행하여 지면의 기울기를 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 무인 항공기(100)의 중앙에 본체(130)가 위치하고, 상기 본체(130)로부터 방사상의 4방향으로 총 4개의 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)을 위치하고, 상기 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)을 회전시키는 모터(110a, 110b, 110c, 110d)가 각각의 회전익(180a, 180b, 180c, 180d)마다 연결되어 구비되므로, 총 4개의 모터(110a, 110b, 110b, 110c, 110d)가 위치한다. 이러한 4개의 모터(110 a, 110b, 110b, 110c, 110d)의 하부 및 본체(130)의 하부에 각각 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)가 위치하는데, 이때 상기 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)는 그 위치에 따라 일련의 번호를 미리 할당하여 설정한다. 예를 들어, 총 4개의 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)가 무인 항공기(100)의 복수 개의 모터(110a, 110b, 110c, 110d) 하부에 각각 위치할 때, 가장 왼쪽에 위치하는 초음파 센서를 제1 초음파 센서(120a)로 설정하고, 상기 제1 초음파 센서(120a)와 서로 마주보며 위치하는 초음파 센서를 제2 초음파 센서(120b)로 설정할 수 있다. 또한, 가장 전면에 위치하는 초음파 센서를 제3 초음파 센서(120c)로 설정하고, 상기 제3 초음파 센서(120c)를 마주보며 위치하는 초음파 센서를 제4 초음파 센서(120d)로 설정한다. 또한, 본체(130)의 하부에 위치하는 초음파 센서를 제5 초음파 센서(120e)로 설정한다.

이와 같이 초음파 센서(120)가 설치된 무인 항공기(100)는 제어부가 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 초음파 센서(120a)와, 제2 초음파 센서(120b)로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신한다. 이때, 상기 제1 초음파 센서(120a)로부터 측정된 지면과의 거리 정보를 a라고 하고, 상기 제2 초음파 센서(120b)로부터 측정된 지면과의 거리 정보를 b라고 한다.

제1 초음파 센서(120a)로부터 측정된 지면과의 거리 정보 a와, 제2 초음파 센서(120b)로부터 측정한 지면과의 거리 정보 b와, 제1 초음파 센서(120a)와 제2초음파 센서(120b)와의 거리 정보 c를 확인한다.

제어부가 상기 제2 초음파 센서(120b)로부터 측정된 지면과의 거리 정보 b에서 상기 제1 초음파 센서(120a)로부터 측정된 지면과의 거리 정보 a를 뺀 값을 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b)와의 거리 c로 나누면, 지면의 기울기 즉, 경사도 θ의 tan값이 되므로, 이를 통해 지면의 경사도 θ를 측정할 수 있다.

이에 따라, 착륙하고자 하는 지면의 기울기(θ)에 대한 tan 값이 기설정된 미리 정해진 임계치보다 작은 경우, 제어부는 착륙이 가능한 지면의 기울기 상태라고 판단하고, 착륙을 진행하기 위한 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 모터로 전송함으로써, 무인 항공기가 해당 지면으로 착륙을 수행한다.

또한 앞서 설명한 S230 단계인 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계에서 지면의 경사도 뿐만 아니라 지면의 요철 상태에 따라서도 무인 항공기의 착륙 여부를 유도할 수 있다.

이러한 지면의 요철 상태를 파악하기 위해서는 먼저, 상기 복수 개의 초음파 센서 중 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b)로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신한다.

상기 제1 초음파 센서(120a)를 둘러싸도록 배치되는 제1 센서 보호 케이스(170a)의 하부 끝단부터 상기 제1 초음파 센서(120a)의 중심까지의 거리 정보를 확인한다.

제1 초음파 센서(120a)로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 제2 초음파 센서(120b)로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서(120a)와 제2초음파 센서(120b)와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도(또는 지면의 기울기 또는 지면의 경사각)를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단할 수 있다.

하지만 이와 같이 지면의 기울기를 측정하는 과정에서, 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b)를 통해 획득한 지면의 기울기(S1)와, 제3 초음파 센서(120c)와 제4 초음파 센서(120d)를 통해 획득한 지면의 기울기(S2)가 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b)를 통해 획득한 지면의 기울기(S1)가 무인 항공기가 착륙하고자 하는 지면의 정확한 기울기를 나타냈다면, 제3 초음파 센서(120c)와 제4 초음파 센서(120d)를 통해 획득한 지면의 기울기(S2)는 '0' 과 가까운 값이어야만 한다. 즉, 어느 한 쪽이든 서로 마주보며 대칭되는 2개의 초음파 센서를 통해 측정된 기울기인 tan 값이 '0'으로 측정이 되었다면, 다른 쪽에 대칭되는 2개의 초음파 센서를 통해 측정한 기울기 값이 실제 지면의 기울기로 판단될 수 있다. 이는 본체의 중심으로부터 서로 대칭되는 복수 개의 초음파 센서들을 통해 형성되는 선분이 서로 직교하기 때문에 가능하다.

이러한 지면의 기울기 측정을 통해, 도 9에 도시된 바와 같이 지면이 비교적 평탄한 상태를 갖는지 또는 급격한 기울기를 갖는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 무인 항공기에 위치하는 초음파 센서 중 서로 마주보도록 배치되는 제1 초음파 센서(120a)와 제2 초음파 센서(120b) 및 상기 무인 항공기의 중심에 위치하는 본체(130)의 하단에 위치하는 제5 초음파 센서(120e)가 지면으로 초음파 신호를 각각 송수신하여 각각 지면과의 거리(a, c, b)를 측정한다.

이때, 도 9a에 도시된 바와 같이, 제5 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리 b가 제2 초음파 센서(120b)를 통해 측정한 지면과의 거리 c간의 차이가 미리 설정된 거리 차이보다 작고(b

c), 제1 초음파 센서(120a)를 통해 측정한 지면과의 거리 a가 상기 제2 초음파 센서(120b)를 통해 측정한 지면과의 거리 c간의 차이가 미리 설정된 거리 차이보다 작은 경우(a

c)에는 제어부가 지면이 평탄한 기울기 상태를 갖는다고 판단하여, 무인 항공기가 해당 지면으로 착륙할 수 있도록 제어신호를 생성할 수 있다.

하지만 이와 달리, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 제5 초음파 센서(120e)를 통해 측정한 지면과의 거리 b가 상기 제2 초음파 센서(120b)를 통해 측정한 지면과의 거리 c간의 차이가 미리 설정된 거리 차이보다 작고(b

c), 상기 제1 초음파 센서(120a)를 통해 측정한 지면과의 거리 a가 상기 제2 초음파 센서(120b)를 통해 측정한 지면과의 거리 c 간의 차이가 미리 설정된 거리 차이보다 크다면(a

c), 지면이 급격한 기울기 상태를 가지므로 해당 지면으로 무인 항공기가 착륙하는 경우에는 전복될 위험성이 매우 크다고 판단할 수 있다. 따라서, 무인 항공기가 해당 지면으로 착륙을 수행할 수 없도록 제어부가 제어신호를 생성할 수 있다.

이와 같이, 지면의 기울기 여부를 측정한 후에는 보다 자세하게 무인 항공기가 하강하고자 하는 지면의 특정 지점(기준점)의 상태가 볼록한지, 오목한지 여부를 측정한다.

이를 위해, 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 하부에 위치하는 제5 초음파 센서(120e)가 초음파 신호를 송수신하는 지면의 임의의 지점(즉, 무인 항공기의 중심의 법선 방향)을 기준점으로 선정하고, 상기 무인 항공기가 선정한 기준점을 중심으로 360°주변을 2회 내지 3회 회전 비행하여 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 각각 측정한다.

이어서, 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대하여 각각 측정한 기울기에 기초하여 상기 기준점의 요철 상태 즉, 볼록 상태인지 또는 오목 상태인지 여부를 판단할 수 있다.

도 10은 지면 내 임의의 기준점의 볼록 상태가 기설정된 볼록 임계치와 비교하여 작거나 큰 경우를 나타낸 도면이다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 기준점 즉, 제5 초음파 센서(120e)로부터 초음파 신호가 송수신되는 지면의 한 지점인 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 각각 측정하기 위해, 각각의 초음파 센서로부터 측정한 거리 정보를 번호로 설정한다.

예를 들어, 무인 항공기의 중심에 위치하는 제5 초음파 센서(120e)로부터 송수신된 초음파 신호를 통해 측정한 지면과의 거리를 1번으로 설정하고, 제2 초음파 센서(120b)로부터 송수신된 초음파 신호를 통해 측정한 지면과의 거리를 2번으로 설정하며, 제1 초음파 센서(120a)로부터 송수신된 초음파 신호를 통해 측정한 지면과의 거리를 3번으로 설정한다. 이때, α는 모터(110b)의 하부에 위치하는 초음파 센서(120b)의 끝단과, 상기 초음파 센서(120b)를 둘러싸도록 위치하는 센서 보호 케이스(170b)의 끝단간의 높이 차를 나타내고, β는 제1 내지 제2 초음파 센서(120a, 120b)와 제5 초음파 센서(120e)가 위치하는 높이 차를 나타낸다. 이때, 1번 거리와 2번 내지 3번 거리와의 비교를 통해 기준점이 지면을 기준으로 돌출된 상태 즉, 볼록 상태임을 판단할 수 있다.

이때, 지면을 기준으로 돌출된 기준점의 볼록 상태의 높이를 4번으로 설정한다. 하지만 지면의 상태가 고르지 않는 경우도 존재하므로, 제1 초음파 센서 쪽에 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이를 4번으로 설정하고, 상기 제1 초음파 센서와 반대편에 위치하는 제2 초음파 센서 쪽에 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이를 4'으로 설정한다.

또한, 기준점의 볼록 임계치는 α+β(=h)값이며, 기준점의 볼록 임계치 α+β(=h)값이 제1 초음파 센서(120a) 쪽에 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이인 4번보다 크고, 제2 초음파 센서(120b) 쪽에서 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이인 4'번 보다 크고, 도면에는 미도시되었지만 기준점의 볼록 임계치 α+β(=h)값이 제3 초음파 센서(120c) 쪽에서 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이 및 제 4 초음파 센서(120d) 쪽에서 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이보다 모두 큰 경우에는 지면의 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 볼록 상태의 높이가 무인 항공기가 착륙할 수 있는 볼록 상태의 높이가 된다고 판단할 수 있다.

여기서, 복수 개의 센서 쪽에 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이는 모두 동일한 방법으로 산출할 수 있으며, 제1 초음파 센서(120a) 쪽에 위치하는 기준점의 볼록 상태에 대한 높이 산출 방식을 예로 들어 설명한다.

제1 초음파 센서(120a) 쪽에 위치하는 기준점의 높이는 먼저, 제1 초음파 센서(120a)를 통해 측정한 지면과의 거리 ③에서 제5 초음파 센서(120e)를 통해 측정한 지면과의 거리 ①을 뺀 후, 제1 내지 제4 초음파 센서(120a, 120b, 120c, 120d)와 제 5 초음파 센서(120e)가 위치하는 높이차인 β를 더한 값의 절대값이 그 기준점의 높이가 된다.

한편, 기준점의 높이는 복수 개의 초음파 센서의 정중앙에서 수직 하방에 위치하는 지면과의 거리 차이를 의미할 수 있다.

한편, 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 볼록 상태의 높이가 임계치를 초과하는 경우도 존재할 수 있다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 기준점의 볼록 임계치 α+β(=h)값이 제1 초음파 센서(120a) 쪽에 위치하는 기준점의 볼록 상태의 높이인 4번보다 같거나 작은 경우에는 지면의 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 볼록 상태의 현재 높이가 볼록 임계치를 초과함에 따라, 무인 항공기가 착륙할 수 없는 볼록 상태의 높이가 된다고 판단할 수 있다.

또는 기준점의 볼록 임계치 α+β(=h)값이 제2 초음파 센서(120b) 쪽에서 위치하는 볼록 상태의 기준점의 높이인 4'번 보다 같거나 작다면, 지면의 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 볼록 상태의 높이가 무인 항공기가 착륙할 수 없는 높이가 된다고 판단할 수 있다.

또는 이와 달리, 제5 초음파 센서(120e)를 통해 측정한 지면과의 거리 1번과 제2 초음파 센서(120b)를 통해 측정한 지면과의 거리 2번 내지 제1 초음파 센서(120a)를 통해 측정한 지면과의 거리 3번과의 비교를 통해 지면을 기준으로 기준점이 움푹 패인 상태 즉, 오목 상태인지 여부를 판단할 수 있다.

도 11은 오목한 상태를 갖는 지면의 기울기를 나타낸 도면이다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 제1 초음파 센서(120a)를 통해 측정한 지면과의 거리 a가 제5 초음파 센서(120e)를 통해 측정한 지면과의 거리 b간의 차이가 미리 설정된 거리 차이보다 작다면(a

b), 제어부가 무인 항공기가 해당 지면의 기준점으로 착륙할 수 있다고 판단할 수 있다.

하지만, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 초음파 센서(120a)를 통해 측정한 지면과의 거리 a가 상기 제2 초음파 센서(120b)를 통해 측정한 지면과의 거리 c간의 차이가 미리 설정된 거리 차이보다 크다면(a

c), 지면이 급격한 기울기 상태를 갖는다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 제어부가 해당 지면으로 무인 항공기가 착륙하는 경우에는 전복될 위험성이 매우 크다고 판단하여, 무인 항공기가 해당 지면으로 착륙을 수행하지 않고, 착륙을 위한 다른 지면을 찾도록 제어부가 제어신호를 생성할 수 있다.

도 12는 지면 내 임의의 기준점의 오목 상태가 기설정된 오목 임계치와 비교하여 작거나 큰 경우를 나타낸 도면이다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 오목한 상태를 갖는 지면의 기준점을 중심으로 하여, 제1 초음파 센서(120a) 및 제2 초음파 센서(120b)를 통해 각각 측정한 지면과의 거리는 a 라고 하고, 제3 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리는 c라고 하며, 제4 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리는 d라고 설정한다. 이때, 상기 제1 초음파 센서(120a)의 중심으로부터 무인 항공기의 본체 중심에 위치하는 제5 초음파 센서(120e)의 중심간의 거리를 α라고 설정한다. 이때, 오목 임계치는 무인 항공기의 본체의 중심에서부터 제3 초음파 센서 또는 제4 초음파 센서까지의 길이를 나타낸다.

이러한 경우에, 제1 내지 제2 초음파 센서를 통해 각각 측정한 지면과의 거리 a에서 제4 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리 b를 뺀 값의 절대값이 상기 제1 초음파 센서의 중심으로부터 무인 항공기의 본체 중심에 위치하는 제5 초음파 센서의 중심간의 거리 α 보다 작은 경우에는 해당 기준점에 무인 항공기가 착륙하여도 오목한 상태가 크지 않아 무인 항공기가 전복되지 않으므로 제어부가 착륙 가능하다고 판단하여, 착륙을 위한 제어신호를 생성할 수 있다.

또는 제1 내지 제2 초음파 센서를 통해 각각 측정한 지면과의 거리 a에서 제3 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리 c를 뺀 값의 절대값이 상기 제1 초음파 센서의 중심으로부터 무인 항공기의 본체 중심에 위치하는 제5 초음파 센서의 중심간의 거리 α 보다 작은 경우도 역시 해당 기준점의 오목한 상태가 크지 않아 해당 기준점에 무인 항공기가 착륙하여도 무인 항공기가 전복되지 않으므로 제어부가 착륙 가능하다고 판단하여, 착륙을 위한 제어신호를 생성할 수 있다.

하지만, 도 12b에 도시된 바와 같이, 기준점의 오목한 상태가 임계치를 넘는 경우도 존재할 수 있는데, 상기 제1 내지 제2 초음파 센서를 통해 각각 측정한 지면과의 거리 a에서 제4 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리 b를 뺀 값의 절대값이 상기 제1 초음파 센서의 중심으로부터 무인 항공기의 본체 중심에 위치하는 제5 초음파 센서의 중심간의 거리 α 보다 같거나 크다면, 해당 기준점에 무인 항공기가 착륙 시, 무인 항공기가 전복될 가능성이 높으므로, 제어부가 착륙이 불가능하다고 판단할 수 있다.

또는 상기 제1 내지 제2 초음파 센서를 통해 각각 측정한 지면과의 거리 a에서 제3 초음파 센서를 통해 측정한 지면과의 거리 c를 뺀 값의 절대값이 상기 제1 초음파 센서의 중심으로부터 무인 항공기의 본체 중심에 위치하는 제5 초음파 센서의 중심간의 거리 α 보다 같거나 크다면, 마찬가지로 해당 기준점에 무인 항공기가 착륙 시, 무인 항공기가 전복될 가능성이 높으므로, 제어부가 착륙이 불가능하다고 판단할 수 있다. 이후, 제어부는 착륙을 위한 다른 지면을 찾도록 비행을 위한 제어신호를 생성할 수 있다.

이하에서는 도 13 내지 도 17를 통해 지면으로 무인 항공기가 착륙하기 위해 하강하는 도중에 발생할 수 있는 장애물을 판단하는 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법을 나타낸 순서도이고, 도 14는 지면 상에 존재하는 장애물의 존재여부를 판단하는 방법을 나타낸 순서도이며, 도 15는 지면 상에 장애물의 존재 여부에 따라 무인 항공기의 제어 신호를 생성하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 16는 지면으로의 무인 항공기의 하강 중 상기 지면 상에 장애물이 존재 여부에 따른 하강 과정을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 17은 장애물 판단 과정을 종료하는 시점의 무인 항공기와 지면간 상태를 나타낸 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 무인 항공기가 지면으로 착륙을 위해 하강하게 되면, 하강하는 도중에 초음파 센서가 지면으로 초음파 신호를 송수신한다(S310).

이어서, 제어부가 상기 초음파 센서를 통해 송수신한 초음파 센서를 분석하여 무인 항공기가 착륙을 시작하기 전 지면과의 거리가 하강 속도에 비례하여 감소하는지 여부를 확인한다(S320).

만약, 무인 항공기가 착륙을 시작하기 전 지면과의 거리가 하강 속도에 비례하여 감속하지 않고, 지면과의 거리가 급격하게 감소하거나, 불규칙하게 측정되는 경우에는 제어부가 수신한 초음파 신호를 분석하여 무인 항공기와 지면 사이에 장애물의 존재여부를 판단한다(S330).

이후, 지면 상의 장애물 존재 여부에 따라 무인 항공기의 제어 신호를 생성한다(S340).

예를 들어, 도 16a을 통해 무인 항공기와 지면 사이 또는 지면에 맞닿는 지점에 장애물(새)이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 무인 항공기와 지면 사이 또는 지면에 맞닿는 지점에 장애물(새)이 존재하는지 여부를 판단하는데(S331), 이때, 상기 무인 항공기와 지면 사이 또는 지면에 맞닿는 지점에 장애물이 존재한다고 판단한 경우에는 자이로 센서가 무인 항공기의 수평 상태를 다시 조절한다(S332).

이어서, 제어부가 무인 항공기가 현재 하강 중인 지면의 상공에서 이동하지 않고 일정시간 동안 정지비행을 수행하도록 제어신호를 생성한다(S333).

이후, 기설정된 시간이 지나면, 도 16b에 도시된 바와 같이, 제어부가 무인 항공기 내 본체의 법선 방향을 축으로 무인 항공기가 360°복수 회 회전 비행을 수행하도록 제어신호를 생성한다(S334).

이와 같이, 무인 항공기가 360°복수 회 회전 비행하는 도중에, 초음파 센서가 하강하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신한다(S335).

따라서, 제어부는 초음파 센서로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부를 재판단한다(S336).

이러한 제어부가 지면 상에 위치하는 장애물 존재여부를 다시 판단하여 무인 항공기의 제어 신호를 생성하는 과정에 대하여 도 15를 참조하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.

만약, 지면 상에 장애물이 존재한다고 판단하면(S341), 제어부가 지면의 상태가 무인 항공기가 착륙 불가능하다고 판단한다(S342).

이후, 제어부가 무인 항공기가 지면으로 착륙하지 않고 이동을 위한 비행을 수행하도록 제어신호를 생성한다(S343).

하지만 앞선 과정 S341에서 제어부가 지면 상에 장애물이 존재하지 않는다고 판단한 경우에는 제어부가 지면의 상태가 무인 항공기가 착륙 가능하다고 판단하고(S344), 도 16c에 도시된 바와 같이, 무인 항공기가 지면으로 착륙하도록 제어신호를 생성한다(S345).

이후, 제어부는 도 17에 도시된 바와 같이, 무인 항공기와 지면 간의 거리가 센서 보호 케이스(170)의 끝단과 초음파 센서(120)의 끝단간 높이(H)와 동일한지 여부를 판단한다(S346).

이때, 무인 항공기와 지면 간의 거리가 센서 보호 케이스의 끝단과 초음파 센서의 끝단간 높이와 동일하지 않는 경우에는 지면으로의 착륙이 완료되지 않았다고 판단하여, 과정 S310 단계 즉, 초음파 센서가 하강 중인 지면으로 초음파 신호를 송수신하는 과정을 다시 수행한다.

하지만, 이와 달리, 무인 항공기와 지면 간의 거리가 센서 보호 케이스의 끝단과 초음파 센서의 끝단간 높이와 동일한 경우에는 무인 항공기가 해당 지면으로 원활하게 착륙했다고 판단한다.

또는 이에 더하여, 제어부가 지면으로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여, 상기 지면의 기울기에 대한 tan 값이 '0' 으로 판단이 되었을때 착륙가능한 지면인지를 파악하기 위해 지면에 대한 매질을 판단할 수 있다. 즉, 상기 지면으로부터 수신한 초음파 신호가 전파하는 매질의 밀도와 음속의 곱을 통해 음향 임피던스(Acoustical Impedance)를 측정할 수 있는데, 이때 측정된 상기 음향 임피던스 값에 따라 변동하는 초음파 신호의 진폭을 분석하여 지면에 대한 매질의 종류를 판단할 수 있다. 이와 같이 판단한 지면에 대한 매질의 종류에 따라 무인 항공기의 착륙 여부를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 이때 만약, 지면이 액체인 경우에는 장애물이 존재하지 않더라도 무인 항공기가 착륙할 수 없다고 판단하여 이에 대한 제어신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 무인 항공기가 지면에 착륙할 때, 지면의 상태가 고르지 않거나, 지면의 경사가 심하거나, 또는 착륙하고자 하는 지면의 폭이 무인 항공기의 전체 길이 보다 작아 착륙이 불가능한 경우 등의 상황을 착륙 전에 미리 파악함으로써, 무인 항공기가 원활하게 착륙할 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플옵티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110: 모터 120: 초음파 센서
130: 본체 140: 자이로 센서
160: 온도 센서 170: 센서 보호 케이스
180: 회전익

Claims (14)

1. 무인 항공기의 복수 개의 회전익과 각각 연결되어 위치하며, 지면으로의 이착륙을 제어하는 복수 개의 모터;
   상기 복수 개의 모터의 각 하부 및 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 하부에 각각 위치하고, 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정하는 복수 개의 초음파 센서;
   상기 본체의 내부에 위치하여, 상기 무인 항공기의 수평상태를 조절하는 자이로 센서; 및
   상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 상기 지면으로의 착륙 여부를 진행하도록 제어신호를 생성하여 상기 모터로 전송하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 초음파 센서에서 수신한 초음파 신호를 분석하여 착륙하고자 하는 지면의 경사도에 대한 tan 값이 기설정된 값 미만으로 판단되는 경우 지면에 대한 매질의 종류를 판단하는, 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 초음파 센서는
   상기 본체와 회전익 사이에 연결되는 연결바에 더 배치되며,
   상기 복수 개의 모터의 각 하부에 위치한 초음파 센서는 대각으로 서로 마주보도록 위치하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 모터의 하부에 상기 초음파 센서를 둘러싸도록 배치되며, 지면으로의 착륙 시 발생하는 충격으로부터 상기 초음파 센서를 보호하는 센서 보호 케이스;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제3항에 있어서,
   상기 센서 보호 케이스는
   합성 고무 또는 코일스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제3항에 있어서,
   상기 제어부는
   서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 복수 개의 초음파 센서 중 제1 내지 제2 초음파 센서로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하고,
   상기 제1 초음파 센서로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 상기 제2 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서와 제2초음파 센서와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 모터는
   스테핑 모터 또는 서보모터인 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 상부에 복수 개가 위치하여, 상기 무인 항공기의 내부 또는 외부 온도를 측정하는 온도 센서;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기.
8. 지면에 안전하게 착륙하기 위해 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법에 있어서,
   상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 내부에 위치하는 자이로 센서가 상기 무인 항공기의 수평상태를 조절하는 단계;
   상기 무인 항공기에 위치한 복수 개의 초음파 센서가 착륙하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하여 상기 지면과의 거리를 측정하는 단계;
   제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계; 및
   모터가 상기 제어신호에 응답하여 상기 무인 항공기에 대한 상기 지면으로의 착륙 여부를 제어하는 단계;를 포함하고,
   상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계는,
   상기 제어부가 지면으로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여 상기 지면의 경사도에 대한 tan 값이 기설정된 값 미만으로 판단되는 경우, 상기 지면에 대한 매질을 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계는
   상기 복수 개의 초음파 센서 중 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 내지 제2 초음파 센서로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하는 단계;
   상기 제1 초음파 센서로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 상기 제2 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서와 제2초음파 센서와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단하여 제어신호를 생성하는 단계;
   및
   생성한 제어신호를 모터로 전송하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보에 기초하여 상기 지면의 경사도를 판단한 후, 그 판단결과에 따라 수평상태가 조절된 무인 항공기가 상기 지면으로 착륙하기 위한 제어신호를 생성하는 단계는
    상기 복수 개의 초음파 센서 중 서로 쌍을 이루어 마주보도록 위치하는 제1 내지 제2 초음파 센서로부터 각각 측정한 지면과의 거리 정보를 수신하는 단계;
    상기 제1 초음파 센서로부터 측정된 지면과의 거리 정보와, 상기 제2 초음파 센서로부터 측정한 지면과의 거리 정보와, 제1 초음파 센서와 제2초음파 센서와의 거리 정보를 이용하여 지면의 경사도를 산출하고, 산출된 지면의 경사도와 임계치를 비교하여 착륙 가능한 지면인지 여부를 판단하여 제어신호를 생성하는 단계;
    상기 산출된 지면의 경사도가 임계치 미만인 것으로 확인되면, 상기 무인 항공기의 중앙에 위치한 본체의 하부에 위치하는 초음파 센서가 초음파 신호를 송수신하는 지면의 임의의 지점을 기준점으로 선정하고, 선정한 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 각각 측정하는 단계;
    상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대하여 각각 측정한 기울기에 기초하여 상기 지면의 요철 상태를 판단한 후, 그 판단 결과에 따라 상기 지면으로 무인 항공기의 착륙 여부를 유도하는 제어신호를 생성하는 단계; 및
    생성한 제어신호를 모터로 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법.
11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제10항에 있어서,
    상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대하여 각각 측정한 기울기에 기초하여 상기 지면의 요철 상태를 판단한 후, 그 판단 결과에 따라 상기 지면으로 무인 항공기의 착륙 여부를 유도하는 제어신호를 생성하는 단계는
    상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기에 따라 상기 지면이 볼록 상태라고 판단한 경우에는 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 기설정된 볼록 임계치와 비교하여, 상기 기울기가 기설정된 볼록 임계치보다 작은 경우에 착륙이 가능한 지면의 상태라고 판단하고 이에 대한 제어신호를 생성하거나,
    상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기에 따라 상기 지면이 오목 상태라고 판단한 경우에는 상기 기준점을 중심으로 360°주변 지면에 대한 기울기를 기설정된 오목 임계치와 비교하여, 상기 기울기가 기설정된 오목 임계치보다 작은 경우에 착륙이 가능한 지면의 상태라고 판단하고 이에 대한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 무인항공기의 지면으로 하강 중, 상기 초음파 센서가 하강 중인 지면으로 초음파 신호를 송수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 초음파 센서로부터 수신한 초음파 신호를 분석하여 하강 중인 상기 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부를 판단하는 단계;
    상기 지면 상에 장애물이 존재한다고 판단한 경우, 상기 자이로 센서가 상기 무인 항공기의 수평 상태를 조절하는 단계;
    상기 제어부가 무인 항공기가 현재 하강 중인 지면의 상공에서 일정시간 동안 정지 비행하도록 제어 신호를 생성하고, 이후 기설정된 시간이 지나면 상기 무인 항공기 내 본체의 법선 방향을 축으로 상기 무인 항공기가 복수 회 회전 비행하도록 제어신호를 생성하는 단계;
    상기 초음파 센서가 상기 무인 항공기의 복수 회 회전 비행 시, 하강하고자 하는 지면으로 초음파 신호를 송수신하는 단계;
    상기 제어부가 수신한 초음파 신호를 분석하여, 상기 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부를 재판단하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 지면 상에 위치하는 장애물의 존재 여부에 대한 판단결과에 따라 상기 지면의 상태가 무인 항공기가 착륙 가능한 상태인지 여부를 재확인하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 신호를 이용한 무인 항공기의 착륙 유도 방법.
13. 삭제
14. 제8항에 따른 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.

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