随着航海事业和科技的蓬勃发展,船舶的智能化、数字化水平也在不断提高,船舶监控系统作为船舶操控系统之一,在保证船舶正常运行和作业安全方面的作用越来越重要。船舶监控系统的主要功能是监测和控制船舶上各类设备的实时状态,其系统集成化程度高,需要在有限的显示空间内同时显示大量的数据,操作员在进行设备状态监控过程中,往往需要同时监测多种类型的复杂数据,不合理的界面信息设计容易给操作员带来较大的认知负荷和操作压力,造成操作工效低且体验性差等问题。针对这一问题,本论文将研究人对信息的认知、学习、处理、反馈机制,从人对信息的认知机理的角度出发,对船舶监控系统的软件界面进行分析,并优化其设计,以提高其可用性。本论文主要研究工作如下:首先,通过对认知心理学中人脑信息加工系统模型、选择性注意、认知负荷三个方面内容的分析,研究人对软件界面信息的认知过程,从中分析提取可指导船舶监控系统软件界面设计的内容。其次,在分析人对信息的认知机理的理论基础之上,提出了基于认知机理的船舶监控系统软件界面设计原则,包括可视性设计原则、认知性设计原则和体验性设计原则,并对这三个方面的原则进行了详细阐述。分析了常用船舶操控系统软件界面的设计方法、设计流程,以及涉及到的设计软件,提出了基于Axure的船舶监控系统软件界面快速设计方法,并对其设计流程进行了优化。再次,分析了船舶监控系统的系统结构和各子系统的功能导航结构,明确了其软件界面的设计内容,依据基于认知机理的船舶监控系统软件界面设计原则,对其界面进行了多个方案的设计,通过分析评价,优选出最佳布局方式,通过基于Axure的船舶监控系统软件界面快速设计方法,完成了其余界面方案的设计。并以船舶监控系统中的子系统——船舶系统为例,进行了高保真交互原型的设计,用于设计方案的可用性实验评价。最后,采用基于眼动生理实验评价、基于典型任务绩效的评价和基于NASA-TLX认知负荷主观评价量表的主观评价相结合对船舶监控系统软件界面进行了综合评价,通过对原系统软件界面与改进的软件界面实验数据进行分析,结果表明,改进后的船舶监控系统软件界面设计方案相较于系统原界面具有更高的可用性,同时也证明了基于认知机理的船舶监控系统软件界面设计原则的有效性。