CN110654460B - 一种用于车辆转弯主动控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电动汽车自动控制技术领域，提供了一种用于车辆转弯主动控制的方法，用于解决目前汽车转弯无法主动限速和避障控制的问题，本方法包括：S1：获取车辆转弯的转弯角度；S2：对应控制车辆的转弯速度；S3：通过安装在车辆预设位置的障碍物识别传感器获取车辆预设范围内的障碍物位置信息；S4：计算车辆的预测轨迹；S5：判断车辆预设范围内的障碍物位置信息是否在计算的车辆的预设轨迹内；若是，按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶。与现有技术相比，本发明的优点在于能够根据车辆行车的预测行车轨迹，规避与障碍物碰撞的风险。

Description

一种用于车辆转弯主动控制的方法
技术领域
本发明属于电动车辆自动控制领域，具体涉及一种用于车辆转弯主动控制的方法。
背景技术
车辆在进行转弯时，由于存在视野盲区，尤其是大型车辆，转弯时很容易发生看不到侧边的障碍物信息，从而导致车辆转弯时发生和障碍物或行人碰撞的危险；
还有车辆在转弯时，由于司机判断失误，在转弯时误判车辆不会碰撞到车辆侧边的障碍物，继续行驶，导致车辆碰到侧边的障碍物上。
因此需要设计一种用来解决如何能实现避免车辆在转弯时碰到预设安全范围内的障碍物上车辆转弯主动控制的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种能通过车辆周边的视觉、毫米波雷达、超声波雷达传感器实时检测周围环境，在车辆进行直线或者转弯过程中，通过计算判断车辆有碰撞风险时会主动进行限速和制动，规避与行人或障碍物碰撞的风险的车辆转弯主动控制的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于车辆转弯主动控制的方法，包括步骤：
S1：获取车辆转弯的转弯角度；
S2：根据车辆当前的转弯角度对应控制车辆的转弯速度；
S3：通过安装在车辆预设位置的障碍物识别传感器获取车辆预设范围内的障碍物位置信息；
S4：根据车辆转弯的转弯角度按照预设轨迹算法计算车辆的预测轨迹；
S5：判断车辆预设范围内的障碍物位置信息是否在计算的车辆的预测轨迹内；若是，则根据障碍物位置信息以及车辆当前转弯速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶；
步骤S1包括：
S11：通过方向盘角度传感器获取车辆左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2；
S12：按照预设角度计算算法，获取车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q；
步骤S4包括步骤：
S41：获取车辆前轴驱动轮中心和后轴驱动轮中心的距离L；
S42：获取车辆宽度L2以及障碍物识别传感器30至后轮驱动轴的垂直距离L11；
S43：结合车辆前轴驱动轮中心和后轴驱动轮中心的距离L、车辆宽度L2以及车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q按照预设半径算法获取车辆转弯过程中障碍物识别传感器30的运动轨迹半径R；
S44：根据获取的车辆转弯过程中障碍物识别传感器30的运动轨迹半径R按照预设最近距离算法获取障碍物识别传感器30与车辆运行轨迹中的预设最近距离LA2。
进一步地，步骤S2包括：
S21：根据当前车辆的转弯角度获取当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围以及预设速度舒适控制范围；
S22：判断车辆的行驶速度是否超过当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围；
S23：若车辆的行驶速度超过当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围，通过电机输出电制动，制动车辆速度至预设速度安全控制范围内；若车辆的行驶速度没有超过当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围，判断车辆的行驶速度是否达到当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值；
S24：若车辆的行驶速度达到当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值，通过整车控制器降低电机控制器输出扭矩，控制车辆速度至预设速度舒适控制范围内，若车辆的行驶速度没有达到当前车辆转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值，继续行驶。
进一步地，步骤S12中：车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q和左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2之间的关系为：
Q=(Q1+Q2）/2。
进一步地，步骤S5包括步骤：
S51：判断车辆预设范围内障碍物距离障碍物识别传感器30的距离是否小于预设最近距离LA2；
S52：若是，则根据障碍物位置信息以及车辆当前转弯速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶。
进一步地，步骤S43中获取车辆转弯过程中障碍物识别传感器30的运动轨迹半径R的公式为：
R=（（L/tanQ-L2/2）2+（L11）2）1/2。
进一步地，步骤S44中获取障碍物识别传感器30与车辆运行轨迹中的预设最近距离LA2的公式为：
LA2=R-（L/tanQ-L2/2）。
进一步地，步骤S52中根据障碍物位置信息以及车辆当前速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度具体包括步骤：
S521：获取当前障碍物至障碍物识别传感器30的距离L3；
S522：获取当前车辆的行驶速度V
S523：按照预设加速度公式，获取当前车辆的加速度a；
S524：根据获取的当前车辆加速度a，对应控制车辆驱动力以及叠加电制动，控制车辆停止在障碍物前方预设位置。
与现有技术相比，本发明至少包含以下有益效果：
（1）本用于车辆转弯主动控制的方法，通过车身周围的视觉传感器或毫米波传感器或超声波雷达传感器实时监测周围环境，在车辆直线或转弯过程中只要车辆周围有碰撞风险时，车辆都会主动进行限速或制动，规避行人与车辆碰撞的风险；
（2）本用于车辆转弯主动控制的方法，能够根据方向盘角度传感器获取车辆的转弯角度，并根据获取的车辆的转弯角度对应控制车辆在转弯时应该控制的速度范围，保证了车辆在转弯时的安全和舒适性；
（3）本用于车辆转弯主动控制的方法，通过方向盘角度传感器获取车辆的转弯角度，从而获取车辆在转弯时的运行轨迹，获取车辆轨迹的方法精准简单，适用于各种车辆；
（4）本用于车辆转弯主动控制的方法，能够计算获得车身上预设位置的障碍物识别传感器距离车辆转弯运行轨迹的最近距离，并能够根据障碍物识别传感器距离车辆转弯运行轨迹的最近距离获取车辆预设安全范围内障碍物的位置信息是否有碰撞风险，能够及时规避车辆碰撞风险；
（5）本用于车辆转弯主动控制的方法，在进行制动时采用三步制动控制，第一步降低驱动力，第二步卸载驱动力，第三部叠加电制动的控制，保证了车辆能够及时制动，避免碰撞。
附图说明
图1是用于车辆转弯主动控制的方法流程图一；
图2是用于车辆转弯主动控制的方法流程图二；
图3是本实施例一中提供的车辆实时运行过程中的转弯分布图一；
图4为本实施例一中提供的车辆实时运行过程中的转弯分布图二；
图5是用于车辆转弯主动控制的系统结构图一；
图6用于车辆转弯主动控制的车辆视觉传感器排布图；
其中，70为方向盘；80为超声波传感器1；90为超声波传感器2；100为超声波传感器3。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
本实施例提供了一种用于车辆转弯主动控制的方法，如图1至图6所示，本方法包括步骤：
S1：获取车辆转弯的转弯角度；
S2：根据车辆当前的转弯角度对应控制车辆的转弯速度；
S3：通过安装在车辆预设位置的障碍物识别传感器30获取车辆预设范围内的障碍物位置信息；
S4：根据车辆转弯的转弯角度按照预设轨迹算法计算车辆的预测轨迹；
S5：判断车辆预设范围内的障碍物位置信息是否在计算的车辆的预测轨迹内；若是，则根据障碍物位置信息以及车辆当前转弯速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶。
本用于车辆转弯主动控制的方法，通过获取的车辆的转弯角度，对应控制车辆的转弯速度，能够保证车辆在转弯过程中的安全性和舒适性，进一步地，本车辆转弯主动控制的方法，会对车辆转弯的轨迹进行预测，然后通过安装在车辆预设位置的障碍物识别传感器30对车辆周边预设安全范围内进行探测，所述障碍物识别传感器30安装的车辆预设位置为如图6所示的障碍物识别传感器30的位置。每个障碍物识别传感器30会有识别的范围即车辆预设范围，因此障碍物识别传感器30会识别预设范围内的障碍物位置信息，当探测到障碍物距离位于车辆运行轨迹范围内时，车辆的整车控制器根据探测的障碍物距离降低车辆驱动力然后卸载驱动力然后叠加电制动，对车辆制动的控制；当探测到障碍物距离车辆运行轨迹范围外，通过车辆整车控制器继续驱动踏板或制动踏板控制车辆行驶。
进一步地，步骤S1包括：
S11：通过方向盘角度传感器获取车辆左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2；
S12：按照预设角度计算算法，获取车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q。
如图3所示，其中根据方向盘角度传感器获取车辆左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2，然后根据车辆左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2画出车辆在转弯过程中的圆心点，从而可以计算出圆心点连接左右转向轮中心点即车辆前轴驱动轮中心的转向角度Q；
进一步地，步骤S12中：车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q和左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2之间的关系为：
Q=(Q1+Q2）/2。
本实施例中通过在获取车辆左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2过程中，首先会根据方向盘角度传感器获取方向盘的转向角度，其中获取方向盘转向角度后，整车控制器可以通过比对整车控制器内部储存的该转弯角度对应的预设车速值及预设速度安全控制范围。下表是，本实施例中在整车控制器内部储存的转弯角度对应的预设车速值：
方向盘角度 预设车速值KM/h
方向盘角度＜90° 69
90°≤方向盘角度＜135° 55
135°≤方向盘角度＜180° 50
180°≤方向盘角度＜225° 45
225°≤方向盘角度＜270° 40
270°≤方向盘角度＜315° 35
315°≤方向盘角度＜360° 30
360°≤方向盘角度＜405° 27
405°≤方向盘角度＜450° 24
450°≤方向盘角度＜495° 21
495°≤方向盘角度＜585° 19
585°≤方向盘角度＜630° 17
630°≤方向盘角度＜720° 15
720°≤方向盘角度 12
其中本预设速度安全控制范围设置为预设车速最低限值至预设车速最高限值，其中预设车速最低限值为（预设车速-2）KM/h，其中预设车速最高限值为（预设车速+2）KM/h。其中预设速度舒适控制范围为0至（预设车速-2）KM/h。
即根据方向盘转向角度即可获得汽车转弯的预设速度安全控制范围，从而能够使得汽车在转弯的时候，能够很好的提高转弯的安全性。
其中在获取方向盘角度对应的转弯对应的预设车速后，车辆会根据当前的速度进行速度控制，达到转弯角度对应的预设速度安全控制范围内。其步骤包括：
S21：根据当前汽车的转弯角度获取当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围以及预设速度舒适控制范围；
S22：判断汽车的行驶速度是否超过当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围；
S23：若汽车的行驶速度超过当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围，通过电机输出电制动，制动汽车速度至预设速度安全控制范围内；若汽车的行驶速度没有超过当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围，判断汽车的行驶速度是否达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值；
S24：若汽车的行驶速度达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值，通过整车控制器降低电机控制器输出扭矩，控制汽车速度至预设速度舒适控制范围内，若汽车的行驶速度没有达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值，继续行驶。
其中当汽车的行驶速度超过当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围时，通过电机输出电制动，制动汽车速度至预设速度安全控制范围内；当汽车的行驶速度达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值时，其中预设百分值通常设置为百分之九十五，通过整车控制器降低电机控制器输出扭矩，控制汽车速度至预设速度舒适控制范围内。
这样设置的目的是，能够在保证汽车转弯行驶速度在预设安全控制范围内时同时采用不同的控制汽车减速的方式，增加了司机和乘客在转弯时的驾驶和乘坐体验，达到更加舒适的转弯效果。
本实施例中提供的整车控制器根据方向盘角度传感器的值，通过对比整车控制器内部预设值获取当前车辆当前转弯角度应该对应的预设速度安全控制范围以及预设速度舒适控制范围，使得控制车辆转弯速度更加精确。
当车辆转弯车速超过预设速度安全控制范围时，采用电机作为发电机方式输出电制动，加大车辆减速能力，为下坡转弯过程提供制动力，有效降低车速至预设速度安全控制范围内，保证车辆转弯速度调节的安全性。当车辆转弯车速达到预设速度安全控制范围的预设百分值时，通过整车控制器降低电机控制器的输出扭矩，降低车辆的驱动力，降低车速至预设速度舒适控制范围内，保证车辆转弯速度调节的舒适性。
进一步地，步骤S4包括步骤：
S41：获取车辆前轴驱动轮中心和后轴驱动轮中心的距离L；
S42：获取车辆宽度L2以及障碍物识别传感器30至后轮驱动轴的垂直距离L11；
S43：结合车辆前轴驱动轮中心和后轴驱动轮中心的距离L、车辆宽度L2以及车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q按照预设半径算法获取车辆转弯过程中障碍物识别传感器30的运动轨迹半径R；
S44：根据获取的车辆转弯过程中障碍物识别传感器30的运动轨迹半径R按照预设最近距离算法获取障碍物识别传感器30与车辆运行轨迹中的预设最近距离LA2。
进一步地，步骤S5包括步骤：
S51：判断车辆预设范围内障碍物距离障碍物识别传感器30的距离是否小于预设最近距离LA2；
S52：若是，则根据障碍物位置信息以及车辆当前转弯速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶。
进一步地，步骤S43中获取车辆转弯过程中障碍物识别传感器30的运动轨迹半径R的公式为：
R=（（L/tanQ-L2/2）2+（L11）2）1/2。
进一步地，步骤S44中获取障碍物识别传感器30与车辆运行轨迹中的预设最近距离LA2的公式为：
LA2=R-（L/tanQ-L2/2）。
如图4所示，其中障碍物传感器的探测距离为半圆形探测，因此只要障碍物识别传感器30的布置数量足够，即可覆盖车辆的整个运行轨迹。
进一步地，步骤S52中根据障碍物位置信息以及车辆当前速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度具体包括步骤：
S521：获取当前障碍物至障碍物识别传感器30的距离L3；
S522：获取当前车辆的行驶速度V
S523：按照预设加速度公式，获取当前车辆的加速度a；
S524：根据获取的当前车辆加速度a，对应控制车辆驱动力以及叠加电制动，控制车辆停止在障碍物前方预设位置。
通过本方法，能够通过车身周围的视觉传感器或毫米波传感器或超声波雷达传感器实时监测周围环境，在车辆直线或转弯过程中只要车辆周围有碰撞风险时，车辆都会主动进行限速或制动，规避行人与车辆碰撞的风险。
本实施例中提供的视觉传感器，按照预设排布，设置在车身周围，能够保证车辆在转弯的过程中，每个方位和角度都能够实时监测到，其中视觉传感器的排布图可以如图6所示，其中a-x分别为视觉传感器的安装位置。
通过方向盘角度传感器获取车辆的转弯角度，从而获取车辆在转弯时的运行轨迹，获取车辆轨迹的方法精准简单，适用于各种车辆；
能够计算获得车身上预设位置的障碍物识别传感器30距离车辆转弯运行轨迹的最近距离，并能够根据障碍物识别传感器30距离车辆转弯运行轨迹的最近距离获取车辆预设安全范围内障碍物的位置信息是否有碰撞风险，能够及时规避车辆碰撞风险。
在进行制动时采用三步制动控制，第一步降低驱动力，第二步卸载驱动力，第三部叠加电制动的控制，保证了车辆能够及时制动，避免碰撞。
实施例二
本实施例提供了一种用于车辆转弯主动控制的系统，如图5所示，本用于车辆转弯主动控制的系统包括：
方向盘角度传感器10，用于获取方向盘的旋转角度；
转弯速度控制模块20，用于根据当前车辆的行驶速度以及转弯角度对应控制车辆的转弯速度；
障碍物识别传感器30，用于获取车辆预设范围内的障碍物位置信息；
车辆轨迹计算模块40，用于根据获取的方向盘的旋转角度计算获得车辆的左前轮和右前轮的转向角度，并根据获取的车辆的左前轮和右前轮的转向角度获取当前车辆的运行轨迹；
障碍物位置计算模块50，用于判断车辆预设范围内障碍物的位置信息是否在障碍物识别传感器30和车辆运行轨迹的最近距离范围内；
车辆转弯主动控制模块60，用于车辆预设范围内的障碍物位置信息在计算的车辆的预设轨迹内时，根据障碍物位置信息以及车辆当前速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；车辆预设范围内的障碍物位置信息不在计算的车辆的预设轨迹内时，控制车辆继续行驶。
进一步地，所述障碍物识别传感器30为视觉传感器或毫米波雷达传感器或超声波雷达传感器。
采用本系统，通过方向盘角度传感器10获取的车辆的转弯角度，对车辆转弯的轨迹进行预测，然后通过视觉传感器或毫米波雷达传感器或超声波雷达传感器对车辆周边预设安全范围内进行探测，当探测到障碍物距离位于车辆运行轨迹范围内时，车辆的整车控制器根据探测的障碍物距离降低车辆驱动力然后卸载驱动力然后叠加电制动，对车辆制动的控制；当探测到障碍物距离车辆运行轨迹范围外，通过车辆整车控制器继续驱动踏板或制动踏板控制车辆行驶。使得车辆行驶更加安全，提高了司机的驾驶体验。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。

Claims (6)

1.一种用于车辆转弯主动控制的方法，其特征在于，包括步骤：
S1：获取车辆转弯的转弯角度，所述步骤S1包括：S11：通过方向盘角度传感器获取车辆左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2，S12：按照预设角度计算算法，获取车辆转弯时前轴驱动轮中心的转向角度Q；
S2：根据车辆当前的转弯角度对应控制汽车的转弯速度；
S3：通过安装在车辆预设位置的障碍物识别传感器获取车辆预设范围内的障碍物位置信息；
S4：根据车辆转弯的转弯角度按照预设轨迹算法计算车辆的预测轨迹，所述步骤S4包括：S41：获取车辆前轴驱动轮中心和后轴驱动轮中心的距离L，S42：获取车辆宽度L2以及障碍物识别传感器至后轮驱动轴的垂直距离L11，S43：结合车辆前轴驱动轮中心和后轴驱动轮中心的距离L、车辆宽度L2以及车辆转弯时车辆前轴驱动轮中心的转向角度Q，按照预设半径算法获取车辆转弯过程中障碍物识别传感器的运动轨迹半径R，S44：根据获取的车辆转弯过程中障碍物识别传感器的运动轨迹半径R按照预设最近距离算法获取障碍物识别传感器与车辆运行轨迹中的预设最近距离LA2；
S5：判断车辆预设范围内的障碍物位置信息是否在计算的车辆的预测轨迹内；若是，则根据障碍物位置信息以及车辆当前转弯速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的一种用于车辆转弯主动控制的方法，其特征在于，步骤S2包括：
S21：根据当前汽车的转弯角度获取当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围以及预设速度舒适控制范围；
S22：判断汽车的行驶速度是否超过当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围；
S23：若是，通过电机输出电制动，制动汽车速度至预设速度安全控制范围内；若不是，判断汽车的行驶速度是否达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值；
S24：若达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值，通过整车控制器降低电机控制器输出扭矩，控制汽车速度至预设速度舒适控制范围内，若没有达到当前汽车转弯角度对应的预设速度安全控制范围的预设百分值，继续行驶。
3.根据权利要求1所述的一种用于车辆转弯主动控制的方法，其特征在于，步骤S12中：车辆前轴驱动轮中心的转向角度Q和左前轮转向角度Q1和车辆右前轮转向角度Q2之间的关系为：
Q=(Q1+Q2）/2。
4.根据权利要求1所述的一种用于车辆转弯主动控制的方法，其特征在于，步骤S5包括步骤：
S51：判断车辆预设范围内障碍物距离障碍物识别传感器的距离是否小于预设最近距离LA2；
S52：若是，则根据障碍物位置信息以及车辆当前转弯速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度，控制车辆停止在预设安全范围内；若否，继续控制车辆行驶。
5.根据权利要求1所述的一种用于车辆转弯主动控制的方法，其特征在于，步骤S43中获取车辆转弯过程中障碍物识别传感器的运动轨迹半径R的公式为：
R=（（L/tanQ-L2/2）2+（L11）2）1/2；
步骤S44中获取障碍物识别传感器与车辆运行轨迹中的预设最近距离LA2的公式为：
LA2=R-（L/tanQ-L2/2）。
6.根据权利要求4所述的一种用于车辆转弯主动控制的方法，其特征在于，步骤S52中根据障碍物位置信息以及车辆当前速度按照预设速度算法计算车辆的预设安全运行加速度具体包括步骤：
S521：获取当前障碍物至障碍物识别传感器的距离L3；
S522：获取当前车辆的行驶速度V；
S523：按照预设加速度公式，获取当前车辆的加速度a；
S524：根据获取的当前车辆加速度a，对应控制车辆驱动力以及叠加电制动，控制车辆停止在障碍物前方预设位置。
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Assignee: ZHEJIANG HANGNENG NEW ENERGY VEHICLE INDUSTRY CO.,LTD.

Assignor: ZHEJIANG CRRC ELECTRIC VEHICLE Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A method for active control of vehicle turning

Granted publication date: 20200324

License type: Common License

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Assignor: ZHEJIANG CRRC ELECTRIC VEHICLE Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980016017

Denomination of invention: A method for active control of vehicle turning

Granted publication date: 20200324

License type: Common License

Record date: 20240923