KR20220086821A - 사용자 단말 및 이를 이용한 위치 추정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 사용자 위치 추정 방법은 사용자 단말에서 수행된다.
여기에서, 상기 사용자 위치 추정 방법은 상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP(Wireless Access Point)와 통신하는 단계; 상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석하는 단계; 및 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 복수의 무선 측위 방식을 동시에 이용함으로써, 사용자 단말을 운용 및 휴대하는 사용자의 위치 및 방향 정보를 정확하게 도출할 수 있다.

Description

사용자 단말 및 이를 이용한 위치 추정 방법{USER TERMINAL AND LOCATION ESTIMATION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 사용자 단말 및 이를 이용한 위치 추정 방법에 관한 것으로서, 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 보다 정확하게 도출할 수 있는 사용자 단말 및 이를 이용한 위치 추정 방법에 관한 것이다.
개인용 무선 기기 및 상기 개인용 무선 기기 등을 이용한 위치 정보 제공 서비스의 증가가 이루어짐에 따라서 특정 장치의 위치를 정확하게 측정하는 기술의 필요성 높아지고 있다. 이를 위해서 GPS를 이용한 측위 또는 무선 신호를 이용한 측위 등 다양한 방식의 측위 기술이 사용되고 있으며, 무선 신호를 이용한 측위 방법은 무선 신호의 수신 시각 차이를 이용하는 TDOA(Time Difference Of Arrival) 방식, 무선 신호의 강도(세기) 측정을 토대로 하는 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 방식 등을 포함하고 있다.
한편, 상술한 RSSI를 이용하는 무선 측위 방식은 측정되는 신호 강도의 변화량이 크고, 장애물 등의 간섭이 있는 경우 장치(예를 들어, 사용자 단말)와 AP(Wireless Access Point) 간의 거리를 정확히 알 수 없다는 문제가 있으며, 다른 무선 측위 방식을 적용하더라도 상기 사용자 단말을 운용 및 휴대하고 있는 사용자의 방향 정보까지는 알기 어렵다는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-2169842호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 무선 측위 방식에서 사용자 단말을 보다 정확하게 측위하고, 상기 사용자 단말을 휴대 및 운용하는 사용자의 방향 정보 또한 도출할 수 있는 사용자 단말 및 이를 이용한 위치 추정 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법 은 사용자에 의해 휴대되는 사용자 단말을 통해 수행된다. 여기에서, 상기 사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법은 상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP(Wireless Access Point)와 통신하는 단계; 상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석하는 단계; 및 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호를 분석하는 단계는, 상기 AP로부터 수신한 신호의 강도를 측정하고, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 상기 사용자 단말과 상기 AP 간의 거리를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호를 분석하는 단계는, 상기 AP로부터 수신하거나 또는 상기 AP로 송신하는 신호의 도달 속도를 측정하고, 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 상기 사용자 단말과 상기 AP 간의 거리를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계는, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리 및 상기 측정된 도달 속도에 기초하여 도출된 거리를 서로 비교하고, 상기 비교한 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계는, 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 상기 사용자 단말의 좌표 정보를 도출하는 단계; 및 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자에 대한 방향 정보를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사용자에 대한 방향 정보를 도출하는 단계는, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리 및 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리 간의 오차가 소정 이하인 경우, 상기 사용자의 위치에서 해당 AP로 진행하는 방향을 상기 사용자의 전면이 향하는 방향으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사용자에 대한 방향 정보를 도출하는 단계는, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리가 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리에 비해 소정 이상 먼 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자의 위치에서 해당 AP를 지향하는 방향을 상기 사용자의 후면이 향하는 방향으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 사용자 단말은 사용자에 의해 휴대되어 사용자 위치 추정 방법을 수행한다. 여기에서, 상기 사용자 단말은 상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP(Wireless Access Point)와 통신하는 통신부; 상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석하는 신호 분석부; 및 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 위치 정보 도출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말 및 이를 이용한 위치 추정 방법은 복수의 무선 측위 방식을 동시에 이용함으로써, 사용자 단말을 운용 및 휴대하는 사용자의 위치 및 방향 정보를 정확하게 도출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위치 추정 시스템을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말을 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위치 추정 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 사용자 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위치 추정 시스템을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1을 참조하면, 사용자 위치 추정 시스템은 AP(Wireless Access Point)(10) 및 사용자 단말(100)을 포함하여 구성될 수 있는데, 이 때, 무선 측위 방식 중 하나인 TDOA(Time difference of arrival)를 이용하는 경우, AP(10)에서 사용자 단말(100) 또는 사용자 단말(100)에서 AP(10)로 송신되어 도달한 신호의 도달 시간 차이를 통해 사용자 단말(100)의 위치를 알아낼 수 있다. 여기에서, 사용되는 전파영역의 속도는 정해져 있으므로, 시간차는 곧 거리차가 되고 위치 추정에 사용되는 각 AP(10-1 내지 10-3)와 사용자 단말(100) 간의 시간차에 따른 거리차를 이용한 계산을 통해 사용자 단말(100)의 위치를 추정할 수 있다.
또한, 무선 측위 방식 중 하나인 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 이용하는 경우, 사용자 단말(100)은 AP(10)에서 발생된 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 신호의 강도를 측정하여 사용자 단말(100)과 해당 통신을 수행한 AP(10)의 거리를 추정할 수 있다.
한편, 상술한 무선 측위 방식들을 이용하는 경우, 대상과의 거리를 용이하게 추정할 수 있지만, 대상이 되는 사용자 단말(100)을 휴대하는 사용자가 지향하고 있는 방향까지 용이하게 추정하기는 어렵다는 문제가 있었다.
이에 따라, 본 발명은 상술된 무선 측위 방식을 결합한 측위 방법을 이용해 사용자 단말(100)의 위치 및 사용자 단말(100)을 휴대 및 운용하는 사용자의 방향 정보까지 도출하기 위해 고안되었다. 또한, RSSI 방식의 특성 상 본 발명에 따른 사용자 위치 추정 방법은 AP(10), 사용자 단말(100) 및 사용자 외에 다른 장애물이 없는 실내와 같은 요건이 갖춰진 환경에서 그 효과가 극대화 될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 AP(10)는 일반적으로 와이파이를 이용한 무선 통신을 가능하게 하는 장치를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사용자 단말(100)과 블루투스를 포함하는 근거리 무선 통신을 가능하게 하는 근거리 무선 통신 장비의 의미를 포함할 수 있다. 예를 들어, AP(10)는 사용자 단말(100)과 블루투스 통신을 수행하기 위한 근거리 무선 통신 장치 또는 RFID를 이용하는 태그(TAG) 형태로 구현될 수 있다. 또 다른 예를 들어, AP(10)는 UWB(Ultra Wide Band, 초광대역통신) 및 BLE(Bluetooth Low Energy, 저전력 블루투스)를 이용할 수 있는 기능이 탑재된 단말기로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 사용자 단말(100)은 특정 기능을 수행하는 어플리케이션을 실행할 수 있고 사용자에 의해 휴대, 관리 또는 조작되는 컴퓨팅 장치를 의미할 수 있다. 여기에서, 본 발명에 따른 사용자 단말(100)은 무선 통신 기능을 포함하는 컴퓨팅 장치로, 예를 들어, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 모바일 단말에 해당할 수 있다. 다만, 이러한 예시는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 와이파이 및 블루투스 등을 포함하는 무선 통신 기능이 구비된 컴퓨팅 장치라면 본 발명에 따른 사용자 단말(100)로 해석되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 통신부(110), 신호 분석부(120) 및 위치 정보 도출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 사용자 단말(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
통신부(110)는 상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP(Wireless Access Point)와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 AP는 근거리 무선 통신 기능을 포함하는 근거리 무선 통신 장치로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 AP는 RFID(Radio-Frequency Identification) 방식을 이용하는 태그(TAG)로 구현될 수 있다.
신호 분석부(120)는 상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석할 수 있다.
일 실시예에서, 신호 분석부(120)는 상기 AP로부터 수신한 신호의 강도를 측정하고, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 사용자 단말(100)과 상기 AP 간의 거리를 도출할 수 있다. 예를 들어, 신호 분석부(120)는 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 방식을 이용하여 상기 AP와 통신함으로써, 상기 AP로부터 수신한 신호의 강도를 측정하고, 사용자 단말(100)과 상기 AP 간의 거리를 도출할 수 있다.
일 실시예에서, 신호 분석부(120)는 상기 AP로부터 수신하거나 또는 상기 AP로 송신하는 신호의 도달 속도를 측정하고, 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 상기 사용자 단말과 상기 AP 간의 거리를 도출할 수 있다. 예를 들어, 신호 분석부(120)는 TDOA(Time difference of arrival) 방식을 이용하여 상기 AP와 통신함으로써, 상기 AP와의 통신에 이용되는 신호의 도달 속도를 특정하고, 사용자 단말(100)과 상기 AP 간의 거리를 도출할 수 있다.
위치 정보 도출부(130)는 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출할 수 있다.
일 실시예에서, 위치 정보 도출부(130)는 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리 및 상기 측정된 도달 속도에 기초하여 도출된 거리를 서로 비교하고, 상기 비교한 결과에 기초하여 사용자 단말(100)을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출할 수 있다. 여기에서, 상기 사용자의 위치 정보는 사용자가 현재 위치하고 있는 좌표 정보 및 사용자가 지향하고 있는 방향 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 위치 정보 도출부(130)는 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 상기 사용자 단말의 좌표 정보를 도출하고, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자에 대한 방향 정보를 도출할 수 있다.
일 실시예에서, 위치 정보 도출부(130)는 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리 및 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리 간의 오차가 소정 이하인 경우, 상기 사용자의 위치에서 해당 AP로 진행하는 방향을 상기 사용자의 전면이 향하는 방향으로 결정할 수 있다. 여기에서, 도 3을 참조하면, 신호 강도에 기초하여 AP(10)와 사용자 단말(100) 간의 거리를 도출하는 경우, AP(10)와 사용자 단말(100) 간에 위치하는 장애물에 의해 신호 강도의 변화가 발생할 수 있으며, 이에 따라, 측정된 신호 강도에 기초하여 도출되는 거리는 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리와 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(100)을 휴대하는 사용자 또한 장애물에 포함될 수 있다. 이 때, 사용자가 휴대하는 사용자 단말(100)의 위치 정보를 도출하고자 하는 경우, 사용자가 장애물로 작용할 수 있는 AP(10-1)과의 통신에서 도출되는 거리 및 장애물이 없는 AP(10-2)과의 통신에서 도출되는 거리는 상이할 수 있으며, 결과적으로 도출되는 사용자 단말(100)에 대한 거리는 서로 상이한 위치에 배치되는 각 AP 별로 상이할 수 있다. 이러한, 측정되는 거리 차이에 근거하여, 위치 정보 도출부(130)는 두 방법에 의해 도출되는 거리를 서로 비교했을 때, AP(10-2)과 통신하여 도출되는 거리가 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출되는 거리와 기준값 이하의 차이를 나타내는 경우, 현재 사용자 단말(100)의 위치에서 AP(10-2)로 진행하는 방향을 사용자의 전면이 향하는 방향으로 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 위치 정보 도출부(130)는 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리가 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리에 비해 소정 이상 먼 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자의 위치에서 해당 AP로 진행하는 방향을 상기 사용자의 후면이 향하는 방향으로 결정할 수 있다. 마찬가지로, 도 3을 참조하면, 사용자 단말(100)이 AP(10-1)과 통신하여 도출되는 거리는 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출되는 거리 보다 멀게 측정될 수 있다. 예를 들어, 위치 정보 도출부(130)는 두 방법에 의해 도출되는 거리를 서로 비교했을 때, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리가 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리 보다 설정된 기준값 이상 먼 것으로 판단되는 경우, 현재 사용자 단말(100)의 위치에서 AP(10-1)로 진행하는 방향을 사용자의 후면이 향하는 방향으로 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 사용자 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 사용자 단말은 상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP를 검색하고, 검색된 AP 각각과 통신을 수행할 수 있다(S301).
다음으로, 상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석하고, 사용자 단말 및 사용자에 대한 위치 정보를 도출하기 위한 데이터를 산출할 수 있다(S302).
다음으로, 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출할 수 있으며, 여기에서, 상기 사용자의 위치 정보는 사용자 단말의 좌표 정보 및 사용자에 대한 방향 정보를 포함할 수 있다(S303).
전술한 사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: AP
100: 사용자 단말
110: 통신부
120: 신호 분석부
130: 위치 정보 도출부

Claims (8)

  1. 사용자에 의해 휴대되는 사용자 단말을 통해 수행되는 사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법에 있어서,
    상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP(Wireless Access Point)와 통신하는 단계;
    상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석하는 단계; 및
    상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계;를 포함하는,
    사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호를 분석하는 단계는,
    상기 AP로부터 수신한 신호의 강도를 측정하고, 상기 측정된 신호 강도에 기초하여 상기 사용자 단말과 상기 AP 간의 거리를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사용자 위치 추정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호를 분석하는 단계는,
    상기 AP로부터 수신하거나 또는 상기 AP로 송신하는 신호의 도달 속도를 측정하고, 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 상기 사용자 단말과 상기 AP 간의 거리를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계는,
    상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리 및 상기 측정된 도달 속도에 기초하여 도출된 거리를 서로 비교하고, 상기 비교한 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사용자의 위치 정보를 도출하는 단계는,
    상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 상기 사용자 단말의 좌표 정보를 도출하는 단계; 및
    상기 측정된 신호 강도에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자에 대한 방향 정보를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자에 대한 방향 정보를 도출하는 단계는,
    상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리 및 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리 간의 오차가 소정 이하인 경우, 상기 사용자의 위치에서 해당 AP로 진행하는 방향을 상기 사용자의 전면이 향하는 방향으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 사용자에 대한 방향 정보를 도출하는 단계는,
    상기 측정된 신호 강도에 기초하여 도출된 거리가 상기 측정된 신호 도달 속도에 기초하여 도출된 거리에 비해 소정 이상 먼 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자의 위치에서 해당 AP로 진행하는 방향을 상기 사용자의 후면이 향하는 방향으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사용자 단말을 이용한 위치 추정 방법.
  8. 사용자에 의해 휴대되어 사용자 위치 추정 방법을 수행하는 사용자 단말에 있어서,
    상기 사용자 단말과의 거리에 대한 정보를 포함하는 신호를 주고 받을 수 있는 적어도 하나의 AP(Wireless Access Point)와 통신하는 통신부;
    상기 AP와의 통신에 이용된 신호를 분석하는 신호 분석부; 및
    상기 분석된 결과에 기초하여 상기 사용자 단말을 휴대하는 사용자의 위치 정보를 도출하는 위치 정보 도출부;를 포함하는,
    사용자 단말.
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