首先让我们恭喜中国摩托车品牌张雪机车在世界超级摩托车锦标赛(WSBK)葡萄牙站中量级组别中,由法国车手瓦伦丁·德比斯驾驶820RR-RS赛车连续两回合夺冠,领先优势达3.685秒,打破杜卡迪、雅马哈等国际品牌长期垄断,创中国摩托品牌在该赛事的历史首冠。
专业赛车场和普通公路或运动场馆相比,专业赛车场在设计精度、安全规范、功能分区和运营体系上存在着本质差异。然而,传统开发模式下,构建这样一个高保真、可交互、智能化的赛场数字孪生系统,往往意味着漫长的定制开发周期、高昂的团队人力成本,以及横跨GIS、BIM、IoT、物理仿真、实时渲染等多个技术领域的复杂整合。
对于绝大多数赛事运营方、赛场管理者和技术团队而言,这是一道令人望而生畏的门槛。

本文将系统阐述如何利用一款数字孪生融合引擎,从零构建一个专业赛车场3D数字孪生系统Demo。

赛车场做数字孪生Demo为何难?

现实要求
设计验证与优化:在虚拟环境中验证赛道布局、弯道曲率、缓冲区设置是否符合FIM(国际摩托车联合会)安全标准。
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| 摩托车压弯倾角图
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赛车场极端天气图 |
安全模拟与应急推演:模拟极端天气(雨、雾)、事故场景(冲出赛道、多车相撞),预演救援路径与响应流程。
运营与观赛体验提升:为赛事组织者提供可视化指挥调度平台,为观众提供沉浸式虚拟观赛与互动体验。
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| 赛车场指挥大屏
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专业运动员虚拟训练 |
训练与数据分析:为车队提供虚拟训练环境,结合历史数据回放与分析,优化骑行线路与策略。

快速制作Demo的四步开发流
第一步:高精度赛道场景快速构建
挑战:专业赛场包含复杂的空间曲线、精确的坡度变化(如最大40%纵坡)、多层次功能区(赛道、缓冲区、维修区、看台)。
融合仿真引擎的解决方案:
(1)多源数据融合导入:
倾斜摄影/激光点云:使用引擎中的 OSGB、LAS格式支持,导入通过无人机扫描获得的赛道及周边环境高精度实景模型,作为基底。




BIM/CAD设计数据:将赛道设计方提供的 BIM模型(如Revit)或CAD图纸 导入,完美继承弯道曲率、坡度、层高等工程数据。对工程数据继承的完整性优于传统游戏引擎。


GIS地理数据:接入场地 地形DEM数据,确保数字场景与真实世界坐标(WGS84)一致。
(2)利用行业模板与资产库加速:
在内置的模型资产库中,调用"赛道"相关分类的预制模型,如标准护栏、轮胎墙、发车格、维修区房(Pit房)、看台座椅、标志牌等,快速搭建场景框架。

使用PBR材质库,为赛道表面赋予符合WSBK标准的高附着力沥青材质视觉特征。
(3)关键区域精细化建模:
使用场景编辑工具 ,对缓冲区(≥2米宽) 、砂石区 、逃生通道等安全关键区域进行重点建模与材质区分。

通过地形编辑功能,微调路肩(kerb)的高度与坡度,确保其数字模型能真实影响后续的车辆动力学仿真。
第二步:赛道动态数据与实时状态映射
挑战:将静态赛道模型转化为能反映实时比赛状态、车辆位置、环境条件的"活"的孪生体。
融合仿真引擎的解决方案:
(1)构建"赛道孪生体":
使用孪生体编辑器,将整个赛道或分段(如直道、1号弯)创建为独立的孪生体。

为孪生体添加动态属性,如赛道表面温度 、干/湿状态 、局部风速等,这些属性可通过数据后台实时更新。
(2)实时数据接入与驱动:
在PiAdmin数据后台,创建数据源,接入WSBK赛事典型的实时数据流:
计时数据:通过 HTTP API 或 WebSocket 接入官方计时系统数据,获取每辆赛车实时位置、圈速、分段成绩。
车辆遥测数据:通过 MQTT 协议接入车队私有数据(模拟或脱敏后),如发动机转速、车速、倾角、刹车点。
环境数据:接入气象站数据,驱动场景的 环境系统,实现天气(晴、雨、雾)的实时同步变化。

使用数据绑定 功能,将上述数据流与孪生体属性、以及三维场景中的虚拟赛车模型 、UI图表进行关联。
(3)虚拟赛车与车手驱动:
导入高精度摩托车3D模型,利用骨骼动画 或位移动画,根据实时位置数据驱动模型在赛道上行驶。

通过动画编辑器 ,为赛车模型添加根据倾角数据变化的车身倾斜动画 ,根据刹车数据变化的刹车碟红热特效,提升视觉真实感。
第三步:安全与运营规则的可视化仿真
挑战:将复杂的赛事安全规则与运营流程,转化为可视、可交互、可模拟的数字化功能。
融合仿真引擎的解决方案:
(1)安全设施与应急模拟:
在场景中标注并高亮显示所有安全关键点:医疗中心、消防站、救援车辆停放点、吊装点。

利用路径动画功能,预设救援车辆(安全车、救护车、吊车)从驻点到事故点的最优路径。可通过事件触发进行模拟演示。

使用生长动画 或粒子特效 ,模拟事故发生后,赛道清理车 出动、碎片虚拟清扫的过程。
第四步:交互式演示与交付
挑战:将开发成果转化为可供赛事方、车队、媒体使用的专业分析工具或演示Demo。
融合仿真引擎的解决方案:
(1)交互式演示与汇报:
将整个项目通过 "EXE打包发布" 功能,生成一个独立的Windows可执行程序。该EXE可在没有安装CIMPro的电脑上运行,非常适合在赛事策划会议、赞助商汇报、车手简报会上进行沉浸式演示。
利用动画时间轴,制作自动播放的赛道介绍影片,动态展示赛道特点、安全设施和运营流程。
(2)云端协同与远程访问:
对于需要远程协作或公众展示的场景,可使用 PiCIMOS Cloud云渲染服务,将项目部署至云端。授权用户通过网页浏览器即可访问高质量、可交互的3D孪生场景,无需高端本地显卡。

数字孪生引擎的选型标准
相较于使用通用游戏引擎(如Unity、UE)进行定制开发,采用更便捷的数字孪生引擎来构建WSBK赛车场数字孪生Demo时,一定要选具备显著效率与专业性优势的,例如:
零代码降低专业门槛:
赛道工程师、赛事运营人员无需学习C#或C++编程,通过图形化界面即可搭建复杂应用,聚焦业务逻辑而非技术实现。
一站式数据融合:无缝融合BIM设计数据、GIS地理数据、IoT实时数据与三维模型,避免了多软件间数据转换与丢失的痛点。
实时渲染与仿真一体化:将高保真渲染与业务规则仿真置于同一平台,确保可视化效果与模拟逻辑的高度一致。
高效交付与灵活部署:从EXE离线演示到云渲染Web发布,提供多种交付形态,满足从内部评审到公众展示的不同需求。
通过以上流程,一个具备高精度场景、实时数据驱动、安全规则仿真和深度交互能力的WSBK专业赛车场数字孪生Demo得以快速构建。

