CN113765599A - 无线电测向定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线电测向技术领域,具体涉及无线电测向定位方法及装置,所述方法包括:测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;针对每个观测点,预测出对应的目标范围;将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。本发明能够避免使用者记忆大量测试数据,降低无线电测向定位的难度,缩短定位时间,降低误判率。
Description
技术领域
本发明涉及无线电测向技术领域,具体涉及无线电测向定位方法及装置。
背景技术
无线电测向定位技术应用定向天线测定特定信号的方位,在移动中不断对目标位置进行矫正最终确定目标,广泛应用于无线电监测、侦查、运动领域。现有设备通过音频或图形的的方式提供信号强度指示,使用者需要根据经验记忆并处理大量历史信息。由于使用过程中需要记忆并处理的信息量巨大,因此对使用者要求较高。
现行技术在使用过程中需要使用者记忆并综合应用大量测量数据,对使用者自身要求较高。造成设备使用不便,培训时间长,判断失误率高,定位时间长等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,克服现有的技术的不足,提供无线电测向定位方法及装置,能够避免使用者记忆大量测试数据,降低无线电测向定位的难度,缩短定位时间,降低误判率。
为达到上述技术目的,一方面,本发明提供的无线电测向定位方法,包括:
测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;
针对每个观测点,预测出对应的目标范围;
将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
另一方面,本发明提供的无线电测向定位装置,包括:
测量方向模块,用于测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;
测量距离模块,用于针对每个观测点,预测出对应的目标范围;
显示模块,用于将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
所述显示模块分别与测量方向模块和测量距离模块相连;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
在本发明中,针对在各观测点上对应预测目标的方向信息和目标范围进行测量和预测,然后将各方向信息和目标范围都进行显示。从而,可以使使用者直观的观察到各观测点的测量结果,使使用者逐渐接近目标。因此,本发明降低无线电测向定位的难度,缩短定位时间,降低误判率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的方法流程示意图;
图2为本发明实施例的结构示意图;
图3为本发明实施例中方向信息的测量方法流程示意图;
图4为本发明实施例中显示示意图。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
如图1所示,本发明所述的无线电测向定位方法,包括:
101、测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;
102、针对每个观测点,预测出对应的目标范围;
103、将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
进一步地,所述测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息,具体包括:
针对每个观测点:
1011、测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
1012、将各方向上的信号强度数据去除噪声,得到对应去噪数据;
1013、根据各方向上的去噪数据,计算得到当前观测点的方向信息和方向信息显著性数据;
1014、判断当前观测点的方向信息显著性数据是否大于预定阈值:
1015、若当前观测点的方向信息显著性数据大于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息有效,进入103;
1016、若当前观测点的方向信息显著性数据小于等于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息无效,返回1011;
所述方向信息显著性数据为:当前观测点上的最大值方向所在的预设范围内,信号强度的积分值减去当前观测点上的其余方向上信号强度的积分值。
更进一步地,所述针对每个观测点,预测出对应的目标范围,具体包括:
1021、测得当前观测点距目标的预测距离;
1022、根据当前观测点所在的环境,计算得到对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子;
1023、根据预测距离、对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子,计算得到对应的目标范围。
再进一步地,所述预测距离的计算公式为:
式中,d0为预定距离,,d为当前观测点距目标的预测距离,PL(d)为预测距离的路径损耗,PL(d0)为预定距离的路径损耗;
所述对应的目标范围的计算公式为:
式中,W为当前观测点对应的目标范围,σ为预测距离的路径损耗不确定度,n为路径衰减因子。
在上述技术方案中,所述将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示,具体包括:
1031、将各观测点至对应预测目标的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围,按照到达观测点的先后顺序,依次进行显示;
1032、根据到达观测点的先后顺序,调整各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色,使各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色不同;
1033、调整各观测点对应的距离范围重叠部分的颜色,使重叠部分的颜色区别于各观测点对应距离范围的显示颜色。
如图2所示,本发明所述的无线电测向定位装置,包括:
测量方向模块21,用于测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;
测量距离模块22,用于针对每个观测点,预测出对应的目标范围;
显示模块23,用于将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
所述显示模块分别与测量方向模块和测量距离模块相连;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
进一步地,所述测量方向模块21,具体用于:
针对每个观测点:
测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
将各方向上的信号强度数据去除噪声,得到对应去噪数据;
根据各方向上的去噪数据,计算得到当前观测点的方向信息和方向信息显著性数据;
判断当前观测点的方向信息显著性数据是否大于预定阈值:
若当前观测点的方向信息显著性数据大于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息有效,进入所述将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
若当前观测点的方向信息显著性数据小于等于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息无效,返回所述测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
所述方向信息显著性数据为:当前观测点上的最大值方向所在的预设范围内,信号强度的积分值减去当前观测点上的其余方向上信号强度的积分值。
更进一步地,所述测量距离模块22,具体用于:
测得当前观测点距目标的预测距离;
根据当前观测点所在的环境,计算得到对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子;
根据预测距离、对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子,计算得到对应的目标范围。
再进一步地,所述预测距离的计算公式为:
式中,d0为预定距离,,d为当前观测点距目标的预测距离,PL(d)为预测距离的路径损耗,PL(d0)为预定距离的路径损耗;
所述对应的目标范围的计算公式为:
式中,W为当前观测点对应的目标范围,σ为预测距离的路径损耗不确定度,n为路径衰减因子。
在上述技术方案中,所述显示模块23,具体用于:
将各观测点至对应预测目标的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围,按照到达观测点的先后顺序,依次进行显示;
根据到达观测点的先后顺序,调整各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色,使各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色不同;
调整各观测点对应的距离范围重叠部分的颜色,使重叠部分的颜色区别于各观测点对应距离范围的显示颜色。
以下结合应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明:
如图4所示,本实施例中,观测路径P上有ABCD四个观测点,使用者需要依次在四个观测点对目标进行无线电测向定位。在每个观测点上都会定位到一个预测目标,各预测目标都在目标附近。
本实施例所述的无线电测向定位方法,包括:
101、测得观测路径P上ABCD四个观测点针对对应预测目标的方向信息;
如图3所示,101具体包括:
1011、测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
在本实施例中,以观测点D作为当前观测点为例:
使用者在观测点D上首先采集各方向信号强度数据。
1012、将各方向上的信号强度数据去除噪声,得到对应去噪数据;
1013、根据各方向上的去噪数据,计算得到当前观测点的方向信息和方向信息显著性数据;
观测点D上的各方向信号强度数据经过处理后,得到观测点D的方向信息和方向信息显著性数据。
所述方向信息显著性数据为:当前观测点上的最大值方向所在的预设范围内,信号强度的积分值减去当前观测点上的其余方向上信号强度的积分值。
1014、判断当前观测点的方向信息显著性数据是否大于预定阈值:
1015、若当前观测点的方向信息显著性数据大于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息有效,进入103;
1016、若当前观测点的方向信息显著性数据小于等于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息无效,返回1011;
在本实施例中,所述预定阈值为6Db;所述预设范围为30°。
方向信息显著性判断依据为:最大值方向临近的30度范围内(与天线方向性有关,以30度为例)信号强度积分值大于其余方向的积分值6dB(与天线方向性及实际接收信号强度有关,以6dB为例)。
102、针对每个观测点,预测出对应的目标范围;具体地:
1021、测得当前观测点距目标的预测距离;
接上例,测得观测点D距离对应预测目标的预测距离d。距离测量方法依据为无线电传播模型。不同的使用环境及使用频率适用不同的传播模型。以对数正态遮蔽模型(Log-Normal Shadowing Model)为例:
式中,PL(d0)为距离为d0时的路径损耗,PL(d)为距离d时的路径损耗,n为路径衰减因子,χ为均值是0,方差为σ的正态分布。
1022、根据当前观测点所在的环境,计算得到对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子;
距离测量过程如下:
步骤1、实验环境中,确定距离d0,如100m、200m、400m;
步骤2、实验环境中,针对不同的使用环境如繁华商业街区、居民区、林地、开阔地、多次测量并计算分别不同环境下对应的σ值和路径衰减因子n;
步骤3、实验环境中,测量路径衰减值PL(d0);
PL(d0)=目标发射功率-接收机接收功率+接收机天线增益+发射天线增益
其中目标功率已知,接收机接收功率测量得到,接收天线增益已知,发射天线增益按0dB估算;
步骤4、使用环境中,测量路径衰减值PL(d);
PL(d)=目标发射功率-接收机接收功率+接收机天线增益+发射天线增益
其中目标功率已知,接收机接收功率测量得到,接收天线增益已知,发射天线增益按0dB估算。
再进一步地,所述预测距离的计算公式为:
式中,d0为预定距离,,d为当前观测点距目标的预测距离,PL(d)为预测距离的路径损耗,PL(d0)为预定距离的路径损耗;
1023、根据预测距离、对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子,计算得到对应的目标范围。
所述对应的目标范围的计算公式为:
式中,W为当前观测点对应的目标范围,σ为预测距离的路径损耗不确定度,n为路径衰减因子。
103、将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
如图4所示,具体地:
1031、将各观测点至对应预测目标的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围,按照到达观测点的先后顺序,依次进行显示;
在图4中,依据使用者沿观测路径P行进,依次到达四个观测点的先后顺序,依次显示四个观测点;针对每个观测点,显示至对应预测目标的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围。目标方向标线可以显示为重观测点发射出的射线,预测目标的距离范围可以显示为在对应目标方向标线上的深色椭圆区域。
1032、根据到达观测点的先后顺序,调整各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色,使各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色不同;
在实际运用显示的过程中,可以根据使用者达到各观测点的先后时间,将各观测点对应的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围的颜色调制不同;最先到达的观测点所对应的目标方向标线和距离范围的颜色最浅,然后随着时间进行,后面到达的观测点对应的目标方向标线和距离范围的颜色依次加深。
这样就能够时刻显示历史数据给使用者,从而避免使用者记忆大量的历史数据。
1033、调整各观测点对应的距离范围重叠部分的颜色,使重叠部分的颜色区别于各观测点对应距离范围的显示颜色;
在实际运用显示的过程中,可以将距离范围重叠部分的颜色区加深,重叠部分越多,颜色越深。
由此,能够提醒使用者,该重叠部分为目标所在概率较大的区域。从而使使用者能够更快的找到目标,降低定位的时间。
本发明实施例提供了无线电测向定位装置,其中测量方向模块21包括:定向天线和地磁传感器。具体工作过程如下:
A、B、C、D为观测点,星型为待测目标,曲线P为观测路径。
Step1、ABCD各点坐标通过定位设备确定,并通过加速度计修正,在显示模块23上标示各点;
Step2、在ABCD各点通过定向天线测得目标方向,结合地磁传感器得到目标方向信息,在显示模块23标示出测试点对应的目标方向标线,及通过信号强度信息估算的预测出对应的目标范围(图4中椭圆形区域)。
Step3、将历史信息依据距当前时刻的时间长度调整相应的显示颜色,历时越久的信息显示颜色越浅;所述历史信息包括:各观测点、对应的目标方向标线和目标范围;
Step4、根据显示模块23目标估计区域的颜色深浅估计目标的位置,初步确定目标位置后向目标移动;不断选择新的观测路径进行观测,直至找到目标。
上述装置可以实现上述提供的方法实施例,具体功能实现请参见方法实施例中的说明,在此不再赘述。
应该明白,公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好,应该理解,过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素,并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中,各种特征一起组合在单个的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此,所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中,其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明,上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说;这些实施例的各种修改方式都是显而易见的,并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此,本公开并不限于本文给出的实施例,而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然,为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的,但是本领域普通技术人员应该认识到,各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此,本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外,就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”,该词的涵盖方式类似于术语“包括”,就如同“包括,”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外,使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块,或单元都可以通过通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置,离散门或晶体管逻辑,离散硬件部件,或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器,可选地,该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现,例如数字信号处理器和微处理器,多个微处理器,一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核,或任何其它类似的配置来实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地,存储媒介可以与处理器连接,以使得处理器可以从存储媒介中读取信息,并可以向存储媒介存写信息。可选地,存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中,ASIC可以设置于用户终端中。可选地,处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中,本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现,这些功能可以存储与电脑可读的媒介上,或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如,这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置,或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外,任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介,例如,如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘,磁盘通常以磁性复制数据,而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线电测向定位方法,其特征在于,所述方法包括:
测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;
针对每个观测点,预测出对应的目标范围;
将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
2.根据权利要求1所述的无线电测向定位方法,其特征在于,所述测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息,具体包括:
针对每个观测点:
测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
将各方向上的信号强度数据去除噪声,得到对应去噪数据;
根据各方向上的去噪数据,计算得到当前观测点的方向信息和方向信息显著性数据;
判断当前观测点的方向信息显著性数据是否大于预定阈值:
若当前观测点的方向信息显著性数据大于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息有效,进入所述将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
若当前观测点的方向信息显著性数据小于等于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息无效,返回所述测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
所述方向信息显著性数据为:当前观测点上的最大值方向所在的预设范围内,信号强度的积分值减去当前观测点上的其余方向上信号强度的积分值。
3.根据权利要求1所述的无线电测向定位方法,其特征在于,所述针对每个观测点,预测出对应的目标范围,具体包括:
测得当前观测点距目标的预测距离;
根据当前观测点所在的环境,计算得到对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子;
根据预测距离、对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子,计算得到对应的目标范围。
5.根据权利要求1所述的无线电测向定位方法,其特征在于,所述将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示,具体包括:
将各观测点至对应预测目标的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围,按照到达观测点的先后顺序,依次进行显示;
根据到达观测点的先后顺序,调整各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色,使各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色不同;
调整各观测点对应的距离范围重叠部分的颜色,使重叠部分的颜色区别于各观测点对应距离范围的显示颜色。
6.一种无线电测向定位装置,其特征在于,所述装置包括:
测量方向模块,用于测得观测路径上各观测点针对对应预测目标的方向信息;
测量距离模块,用于针对每个观测点,预测出对应的目标范围;
显示模块,用于将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
所述显示模块分别与测量方向模块和测量距离模块相连;
其中:所述方向信息包括观测点至对应预测目标的目标方向标线;
所述目标范围为观测点距对应预测目标的距离范围。
7.根据权利要求6所述的无线电测向定位装置,其特征在于,所述测量方向模块,具体用于:
针对每个观测点:
测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
将各方向上的信号强度数据去除噪声,得到对应去噪数据;
根据各方向上的去噪数据,计算得到当前观测点的方向信息和方向信息显著性数据;
判断当前观测点的方向信息显著性数据是否大于预定阈值:
若当前观测点的方向信息显著性数据大于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息有效,进入所述将每个观测点的方向信息和目标范围进行显示;
若当前观测点的方向信息显著性数据小于等于对应预定阈值,则判定当前观测点的方向信息无效,返回所述测量当前观测点上各方向上的信号强度数据;
所述方向信息显著性数据为:当前观测点上的最大值方向所在的预设范围内,信号强度的积分值减去当前观测点上的其余方向上信号强度的积分值。
8.根据权利要求6所述的无线电测向定位装置,其特征在于,所述测量距离模块,具体用于:
测得当前观测点距目标的预测距离;
根据当前观测点所在的环境,计算得到对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子;
根据预测距离、对应预测距离的路径损耗不确定度和路径衰减因子,计算得到对应的目标范围。
10.根据权利要求6所述的无线电测向定位装置,其特征在于,所述显示模块,具体用于:
将各观测点至对应预测目标的目标方向标线和距对应预测目标的距离范围,按照到达观测点的先后顺序,依次进行显示;
根据到达观测点的先后顺序,调整各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色,使各观测点对应的目标方向标线和距离范围的显示颜色不同;
调整各观测点对应的距离范围重叠部分的颜色,使重叠部分的颜色区别于各观测点对应距离范围的显示颜色。
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