随着世界对海洋资源的不断重视与依赖,各国之间的船舶行业竞争日渐激烈。作为海洋建设强国,船舶产业开发对我国的重要性不言而喻。船舶主机监控系统是船舶的核心部分,时刻保障着船舶的安全高效运行,作为人-机之间沟通的媒介,主机显控界面时刻监控着大量复杂设备的运行。然而目前国内船舶主机监控界面的设计由于缺乏对态势感知的综合考虑,在监控作业时,需要操作员浏览切换多个窗口去感知数据,再整合信息理解整个系统态势,做出预测判断,整个过程消耗大量的记忆与认知资源,极大影响了操作员的决策水平。针对这一现状,本文从态势感知理论出发,综合分析操作员海上监控作业时的态势感知认知机制,梳理出操作员典型目标任务时的态势感知信息需求,从态势感知的角度归纳出船舶主机监控界面的设计原则,从信息需求呈现与布局层级优化角度对原界面进行优化设计,提高操作员在复杂动态情境中的态势感知水平。本文的主要研究工作如下:首先,从态势感知理论背景出发,对态势感知理论与模型进行探究,从人因、任务与环境三方面分析影响操作员态势感知的变量特征;并从态势感知的视觉注意表征层面和信息加工处理角度进行剖析,提出船舶主机监控系统软件界面的态势感知认知流程。其次,在态势感知理论机制的基础上,通过引入GDTA方法提取出操作员典型监控作业时的态势感知信息需求,从“感知-理解-预测”的角度提出船舶主机监控界面信息要素的优化设计原则,为界面设计提供指导。再次,梳理出不同情境下的主机监控界面典型目标任务流程,结合态势感知多级信息需求对功能信息进行拆解,建立符合操作员态势感知机制的信息组织架构方式,并依据基于态势感知的界面设计原则与方法对视觉要素与布局方式进行优化设计,运用Axure工具完成优化界面的动态交互原型设计。最后,构建船舶主机监控系统界面评价指标体系,运用主客观相结合的评价方法对船舶主机监控系统优化前后界面进行多维态势感知综合评价,进而验证基于态势感知的船舶主机监控系统软件界面设计方法的有效性。