CN109343556A - 无人机水面翻转装置、系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人机水面翻转装置，包括方向侦测器、姿态传感器、中央处理器及飞行控制器。方向侦测器用于产生无人机本体方向信号。姿态传感器接收无人机本体方向信号。中央处理器根据无人机本体方向信号判断无人机本体为正常姿态或翻转姿态。当中央处理器判断无人机本体为翻转姿态时，中央处理器产生无人机翻转信号。于自动模式时，飞行控制器接收无人机翻转信号并控制无人机本体进行翻转。于手动模式时，飞行控制器接收手动无人机翻转信号并控制无人机本体进行翻转。本发明提供的无人机水面翻转装置，在无人机本体倒转掉入水面时，能够由飞行控制器控制无人机迅速翻转，或是由无线遥控器控制无人机迅速翻转，维持飞行稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机水面翻转装置、系统及控制方法。
背景技术
一般来说，无人机已经广泛应用于多种领域，例如，测绘与调查、无人机遥感数据采集与处理、环境监测、电力巡查、农业植保、影像航拍等应用领域。常规无人机多考虑陆在地使用，为了保证安全，飞行器在翻转180度之后会自动锁定动力系统，电机停止转动，而无法重新解锁启动电机。当在水面使用设备的时候，出现翻转倒扣的情况，会造成飞行器无法输出动力只能打捞回收设备。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种无人机水面翻转装置、系统及控制方法，能够有效维持飞行稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了无人机水面翻转装置，应用于无人机本体，所述无人机水面翻转装置包括：
方向侦测器，用于侦测所述无人机本体相对于水平面的方向，所述方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
姿态传感器，与所述方向侦测器电性连接，所述姿态传感器接收所述方向侦测器传送的所述无人机本体方向信号；
中央处理器，与所述姿态传感器电性连接，所述中央处理器根据所述无人机本体方向信号判断所述无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述中央处理器产生无人机翻转信号；
飞行控制器，与中央处理器电性连接；
其中，所述无人机水面翻转装置于自动模式时，所述飞行控制器接收所述中央处理器传送的所述无人机翻转信号，所述飞行控制器通过所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行自动翻转；
其中，所述无人机水面翻转装置于手动模式时，所述飞行控制器接收无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制所述无人机本体进行翻转。
作为一种可选的实施方式，所述无人机水面翻转装置还包括：
至少一动力方向模组，与所述无人机本体电性连接，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述动力方向模组接收所述飞行控制器传送的所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行向上180度翻转。
作为一种可选的实施方式，所述动力方向模组包括第一电机、第二电机、第三电机及第四电机依次等距设置于所述无人机本体，其中，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机及所述第四电机的其中至少一启动并产生非平衡动力时，所述无人机本体进行翻转；当所述第一电机及所述第二电机同时启动为控制所述无人机本体进行向前翻转，所述第二电机及所述第三电机同时启动为控制所述无人机本体进行向左翻转，所述第三电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向后翻转，所述第一电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向右翻转。
作为一种可选的实施方式，所述方向侦测器为陀螺仪或重力加速度计。
第二方面，本发明提供了一种无人机水面翻转系统，应用于无人机本体，所述无人机水面翻转系统包括：
方向侦测器，用于侦测所述无人机本体相对于水平面的方向，所述方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
姿态传感器，与所述方向侦测器电性连接，所述姿态传感器接收所述方向侦测器传送的所述无人机本体方向信号；
中央处理器，与所述姿态传感器电性连接，所述中央处理器根据所述无人机本体方向信号判断所述无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述中央处理器产生无人机翻转信号；
飞行控制器，与中央处理器电性连接；
无线遥控器，通信连线所述无人机本体；
其中，所述无人机水面翻转系统于自动模式时，所述飞行控制器接收所述中央处理器传送的所述无人机翻转信号，所述飞行控制器通过所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行翻转；
其中，所述无人机水面翻转系统于手动模式时，所述飞行控制器接收所述无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制所述无人机本体进行翻转。
作为一种可选的实施方式，所述无人机水面翻转系统还包括：
至少一动力方向模组，与所述无人机本体电性连接，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述动力方向模组接收所述飞行控制器传送的所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行向上180度翻转。
作为一种可选的实施方式，所述动力方向模组包括第一电机、第二电机、第三电机及第四电机依次等距设置于所述无人机本体，其中，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机及所述第四电机的其中至少一启动并产生非平衡动力时，所述无人机本体进行翻转；当所述第一电机及所述第二电机同时启动为控制所述无人机本体进行向前翻转，所述第二电机及所述第三电机同时启动为控制所述无人机本体进行向左翻转，所述第三电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向后翻转，所述第一电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向右翻转。
作为一种可选的实施方式，所述方向侦测器为陀螺仪或重力加速度计。
第三方面，本发明提供了一种控制方法，所述控制方法应用于无人机水面翻转装置，所述无人机水面翻转装置包括方向侦测器、姿态传感器、中央处理器及飞行控制器，所述控制方法包括：
设置所述方向侦测器侦测无人机本体相对于水平面的方向，所述方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
设置所述姿态传感器接收所述方向侦测器传送的所述无人机本体方向信号；
设置所述中央处理器根据所述无人机本体方向信号判断所述无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述中央处理器产生无人机翻转信号；
其中，所述无人机水面翻转装置于自动模式时，所述飞行控制器接收所述中央处理器传送的所述无人机翻转信号，所述飞行控制器通过所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行自动翻转；
其中，所述无人机水面翻转装置于手动模式时，所述飞行控制器接收所述无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制所述无人机本体进行翻转。
作为一种可选的实施方式，所述无人机水面翻转装置还包括至少一动力方向模组，所述控制方法包括：
当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述动力方向模组接收所述飞行控制器传送的所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行向上180度翻转。
根据本发明提供了一种无人机水面翻转装置、系统及控制方法，应用于无人机本体，无人机水面翻转装置包括方向侦测器、姿态传感器、中央处理器及飞行控制器。方向侦测器用于侦测无人机本体相对于水平面的方向并产生无人机本体方向信号。姿态传感器接收方向侦测器传送的无人机本体方向信号。中央处理器根据无人机本体方向信号判断无人机本体为正常姿态或翻转姿态。当中央处理器判断无人机本体为翻转姿态时，中央处理器产生无人机翻转信号。飞行控制器接收中央处理器传送的无人机翻转信号并控制无人机本体进行翻转。本发明提供的无人机水面翻转装置，在无人机本体倒转掉入水面时，能够由飞行控制器控制无人机迅速翻转飞行，增加飞行稳定性，有效降低损害。另外，无人机水面翻转系统包括无线遥控器，在手动模式中，利用户可以手动操作方式，控制无人机翻转飞行，增加其功能性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1是本发明实施例1提供的无人机水面翻转装置的方块示意图。
图2a是本发明实施例2提供的无人机水面翻转装置的方块示意图。
图2b是本发明实施例2提供的无人机水面翻转装置的翻转示意图。
图3a是本发明实施例3提供的无人机水面翻转系统的方块示意图。
图3b是本发明实施例3提供的无线控制器控制无人机水面翻转的示意图。
图4是本发明实施例4提供的控制方法的方法流程图。
主要元件符号说明：
100、200a、200b-无人机水面翻转装置；
101-无人机本体
110-方向侦测器；
120-姿态传感器；
130-中央处理器；
140-飞行控制器；
250-动力方向模组；
250a-向前翻转；
250b-向左翻转；
250c-向后翻转；
250d-向右翻转；
251a-第一电机；
251b-第二电机；
251c-第三电机；
251d-第四电机；
300-无人机水面翻转系统；
370-无线遥控器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，图1是本发明实施例1提供的无人机水面翻转装置的方块示意图。无人机水面翻转装置100应用于无人机本体101。无人机水面翻转装置100包括方向侦测器110、姿态传感器120、中央处理器130及飞行控制器140。其中，方向侦测器110、姿态传感器120、中央处理器130及飞行控制器140可以设置在同一集成电路。例如，中央处理器130可以为CPU(center processor unit)。
方向侦测器110用于侦测无人机本体101相对于水平面的方向，方向侦测器110用于产生无人机本体方向信号。例如，无人机本体101的垂直法向量与水平面为正90时，代表无人机本体101为正立方向，无人机本体101的垂直法向量与水平面为负90时，代表无人机本体101为倒立方向，无人机本体101的垂直法向量与水平面为正负45时，代表无人机本体101为倾斜方向。
例如，方向侦测器110可以为陀螺仪或重力加速度计。陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的至少一个轴的角运动检测装置。陀螺仪的种类很多，按用途来分，可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。
例如，传感陀螺仪可以用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。陀螺仪的种类大致分为压电陀螺仪、微机械陀螺仪、光纤陀螺仪和激光陀螺仪，并且它们可以和加速度计、磁阻芯片和GPS做成惯性导航控制系统。姿态传感器120与方向侦测器110电性连接，姿态传感器120接收方向侦测器传送的无人机本体方向信号。例如，姿态传感器120可以为计算芯片，用于根据无人机本体方向信号计算无人机本体101的方向。
中央处理器130与姿态传感器120电性连接。中央处理器130根据无人机本体方向信号判断无人机本体101为正常姿态或翻转姿态，例如，正常姿态可以代表无人机本体101为正立方向或倾斜方向，翻转姿态可以代表无人机本体101为倒立方向。其中，当中央处理器130判断无人机本体101为翻转姿态时，中央处理器130产生无人机翻转信号；相反的，当中央处理器130判断无人机本体101为正常姿态时，中央处理器130不产生无人机翻转信号。
飞行控制器140与中央处理器130电性连接。无人机水面翻转装置100于自动模式时，飞行控制器140接收中央处理器130传送的无人机翻转信号。飞行控制器140通过无人机翻转信号控制无人机本体101进行自动翻转，例如，接着飞行离开水面。无人机水面翻转装置100还包括至少一飞行器(图未示)，飞行控制器140可以控制飞行器加速旋转，或飞行控制器140可以控制飞行器的旋转方向，以使无人机本体101进行翻转并快速离开水面，降低无人机本体101的损害性，增加飞行稳定性。无人机水面翻转装置100于手动模式时，飞行控制器140接收无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制无人机本体101进行翻转。当用户发现，无人机本体101并没有进行自动翻转时，可以通过无线遥控器并控制方向键(例如上键、下键、左键、右键)，控制无人机本体101进行翻转。
实施例2
请参阅图2a，图2a是本发明实施例2提供的无人机水面翻转装置的方块示意图。
无人机水面翻转装置200a包括方向侦测器110、姿态传感器120、中央处理器130、飞行控制器140及动力方向模组250。其中，方向侦测器110、姿态传感器120、中央处理器130、飞行控制器140请参考实施例1的说明，在此不再赘述。动力方向模组250与无人机本体101电性连接。当中央处理器130判断无人机本体101为翻转姿态时，动力方向模组250接收飞行控制器140传送的无人机翻转信号控制无人机本体101进行向上180度翻转。
请同时参阅图2a及图2b，图2b是本发明实施例2提供的无人机水面翻转装置的翻转示意图。
动力方向模组250包括第一电机251a、第二电机251b、第三电机251c及第四电机251d依次等距设置于无人机本体101，无人机本体101为X机型。其中，第一电机251a、第二电机251b、第三电机251c及第四电机251d的其中至少一启动并产生非平衡动力时，无人机本体101进行翻转；当第一电机251a及第二电机251b同时启动为控制无人机本体101进行向前翻转250a。第二电机251b及第三电机251c同时启动为控制无人机本体101进行向左翻转250b。第三电机251c及第四电机251d同时启动为控制无人机本体101进行向后翻转250c。第一电机251a及第四电机251d同时启动为控制无人机本体101进行向右翻转250d。
实施例3
请同时参阅图3a及图3b，图3a是本发明实施例3提供的无人机水面翻转系统的方块示意图。图3b是本发明实施例3提供的无线控制器控制无人机水面翻转的示意图。
无人机水面翻转系统300应用于无人机本体101。无人机水面翻转装置100包括方向侦测器110、姿态传感器120、中央处理器130、飞行控制器140及无线遥控器370。其中，方向侦测器110、姿态传感器120、中央处理器130、飞行控制器140请参考实施例1的说明，在此不再赘述。无线遥控器370通信连线无人机本体101。
于手动模式中，无线遥控器370用于无线传送手动无人机翻转信号至飞行控制器140，并控制无人机本体101进行翻转。换言之，当用户发现无人机本体101并没有自动向上180度翻转并离开水面时，可以通过手动操作无线传送无人机翻转信号至无人机本体101的飞行控制器140。
优选的，无人机水面翻转系统300还包括至少一动力方向模组，分别与无人机本体101电性连接，当中央处理器130判断无人机本体101为翻转姿态时，动力方向模组接收飞行控制器传送的无人机翻转信号控制无人机本体101进行向上180度翻转。
优选的，动力方向模组包括第一电机、第二电机、第三电机及第四电机依次等距设置于无人机本体101，无人机本体101为X机型。当第一电机及第二电机同时启动为控制无人机本体101进行向前翻转。第二电机及第三电机同时启动为控制无人机本体101进行向左翻转。第三电机及第四电机同时启动为控制无人机本体101进行向后翻转。第一电机及第四电机同时启动为控制无人机本体101进行向右翻转。
优选的，方向侦测器110为陀螺仪或重力加速度计。
实施例4
请参阅图4，图4是本发明实施例4提供的控制方法的方法流程图。控制方法应用于无人机水面翻转装置。无人机水面翻转装置包括方向侦测器、姿态传感器、中央处理器及飞行控制器。控制方法包括：
S401、设置方向侦测器侦测无人机本体相对于水平面的方向，方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
S403、设置姿态传感器接收方向侦测器传送的无人机本体方向信号；
S405、设置中央处理器根据无人机本体方向信号判断无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当中央处理器判断无人机本体为翻转姿态时，中央处理器产生无人机翻转信号。
本发明所提出的一种无人机水面翻转装置、系统及控制方法，应用于无人机本体，中央处理器根据方向侦测器侦测的无人机本体方向信号判断无人机本体为正常姿态或翻转姿态。当中央处理器判断无人机本体为翻转姿态时，中央处理器产生无人机翻转信号。飞行控制器接收中央处理器传送的无人机翻转信号并控制无人机本体进行翻转。本发明提供的无人机水面翻转装置，在无人机本体倒转掉入水面时，能够由飞行控制器控制无人机迅速翻转飞行，增加飞行稳定性。手动模式中，无人机水面翻转系统包括无线遥控器，以利用户可以手动操作方式，控制无人机翻转飞行，增加其功能性。另外，通过动力方向模组可以将无人机以多方向迅速离开水面，增加灵活性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种无人机水面翻转装置，应用于无人机本体，其特征在于，所述无人机水面翻转装置包括：
方向侦测器，用于侦测所述无人机本体相对于水平面的方向，所述方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
姿态传感器，与所述方向侦测器电性连接，所述姿态传感器接收所述方向侦测器传送的所述无人机本体方向信号；
中央处理器，与所述姿态传感器电性连接，所述中央处理器根据所述无人机本体方向信号判断所述无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述中央处理器产生无人机翻转信号；
飞行控制器，与中央处理器电性连接；
其中，所述无人机水面翻转装置于自动模式时，所述飞行控制器接收所述中央处理器传送的所述无人机翻转信号，所述飞行控制器通过所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行自动翻转；
其中，所述无人机水面翻转装置于手动模式时，所述飞行控制器接收无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制所述无人机本体进行翻转。
2.根据权利要求1所述的无人机水面翻转装置，其特征在于，所述无人机水面翻转装置还包括：
至少一动力方向模组，与所述无人机本体电性连接，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述动力方向模组接收所述飞行控制器传送的所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行向上180度翻转。
3.根据权利要求2所述的无人机水面翻转装置，其特征在于，所述动力方向模组包括第一电机、第二电机、第三电机及第四电机依次等距设置于所述无人机本体，其中，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机及所述第四电机的其中至少一启动并产生非平衡动力时，所述无人机本体进行翻转；当所述第一电机及所述第二电机同时启动为控制所述无人机本体进行向前翻转，所述第二电机及所述第三电机同时启动为控制所述无人机本体进行向左翻转，所述第三电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向后翻转，所述第一电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向右翻转。
4.根据权利要求1所述的无人机水面翻转装置，其特征在于，所述方向侦测器为陀螺仪或重力加速度计。
5.一种无人机水面翻转系统，应用于无人机本体，其特征在于，所述无人机水面翻转系统包括：
方向侦测器，用于侦测所述无人机本体相对于水平面的方向，所述方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
姿态传感器，与所述方向侦测器电性连接，所述姿态传感器接收所述方向侦测器传送的所述无人机本体方向信号；
中央处理器，与所述姿态传感器电性连接，所述中央处理器根据所述无人机本体方向信号判断所述无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述中央处理器产生无人机翻转信号；
飞行控制器，与中央处理器电性连接；
无线遥控器，通信连线所述无人机本体；
其中，所述无人机水面翻转系统于自动模式时，所述飞行控制器接收所述中央处理器传送的所述无人机翻转信号，所述飞行控制器通过所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行翻转；
其中，所述无人机水面翻转系统于手动模式时，所述飞行控制器接收所述无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制所述无人机本体进行翻转。
6.根据权利要求5所述的无人机水面翻转系统，其特征在于，所述无人机水面翻转系统还包括：
至少一动力方向模组，与所述无人机本体电性连接，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述动力方向模组接收所述飞行控制器传送的所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行向上180度翻转。
7.根据权利要求6所述的无人机水面翻转装置，其特征在于，所述动力方向模组包括第一电机、第二电机、第三电机及第四电机依次等距设置于所述无人机本体，其中，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机及所述第四电机的其中至少一启动并产生非平衡动力时，所述无人机本体进行翻转；当所述第一电机及所述第二电机同时启动为控制所述无人机本体进行向前翻转，所述第二电机及所述第三电机同时启动为控制所述无人机本体进行向左翻转，所述第三电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向后翻转，所述第一电机及所述第四电机同时启动为控制所述无人机本体进行向右翻转。
8.根据权利要求5所述的无人机水面翻转系统，其特征在于，所述方向侦测器为陀螺仪或重力加速度计。
9.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于无人机水面翻转装置，所述无人机水面翻转装置包括方向侦测器、姿态传感器、中央处理器及飞行控制器，所述控制方法包括：
设置所述方向侦测器侦测无人机本体相对于水平面的方向，所述方向侦测器用于产生无人机本体方向信号；
设置所述姿态传感器接收所述方向侦测器传送的所述无人机本体方向信号；
设置所述中央处理器根据所述无人机本体方向信号判断所述无人机本体为正常姿态或翻转姿态，当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述中央处理器产生无人机翻转信号；
其中，所述无人机水面翻转装置于自动模式时，所述飞行控制器接收所述中央处理器传送的所述无人机翻转信号，所述飞行控制器通过所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行自动翻转；
其中，所述无人机水面翻转装置于手动模式时，所述飞行控制器接收所述无线遥控器无线传送的手动无人机翻转信号，并控制所述无人机本体进行翻转。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述无人机水面翻转装置还包括至少一动力方向模组，所述控制方法包括：
当所述中央处理器判断所述无人机本体为翻转姿态时，所述动力方向模组接收所述飞行控制器传送的所述无人机翻转信号控制所述无人机本体进行向上180度翻转。
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