汽车导航系统是车内重要的辅助驾驶系统,它为用户的移动出行提供了必要的出行信息。随着计算机、互联网以及导航相关技术的发展,目前的汽车导航系统在功能上得到了很大的提升,不仅可以在陌生环境中为用户提供路线和位置等空间信息,也能够提供实时的交通信息及信息咨询,对于提升用户驾车出行的效率、安全和体验性起着重要的作用。汽车导航系统的使用过程也是用户与导航系统的人机交互过程,因此,汽车导航交互设计是汽车导航设计领域的关键科学问题。本文以汽车导航交互设计为主要研究内容,通过任务分析的形式对汽车导航交互设计及方法相关问题进行了系统性和结构性研究,目的是通过研究对汽车导航交互设计工作提供有价值的理论和方法指导,以提升汽车导航人机交互的可用性和体验性。主要研究问题包括以下两个方面:汽车导航系统是车内重要的辅助驾驶系统,其功能主要是提供基于位置的信息服务,帮助驾车用户完成路线规划任务。路线规划是一项涉及空间认知及空间行为规划的基于知识的策略型任务,用户完成路线规划需要掌握必要的任务知识,经过认知、决策和执行等一系列过程,而汽车驾驶过程中的路线规划任务受到多种因素的影响,驾车移动任务跨越一定的空间和时间维度,行车路网环境的不确定性和用户出行需求的多样性导致了对汽车导航系统功能及交互需求的特殊和层次性特征,如何通过任务分析的研究方法分析用户对汽车导航系统功能及交互的需求,并研究需求映射下汽车导航交互设计特点是本文研究的第一个主要问题;汽车导航人机交互是典型的移动多任务过程,其设计具有一定的复杂性,如何将任务分析的研究方法及结论转换为汽车导航交互设计方法与策略从而减少交互任务冲突和安全隐患,增强导航的辅助驾驶优势是本文研究的第二个主要问题。基于汽车导航人机交互的特殊性,在理论层面,本文结合了设计学、认知心理学、地理学、交通运输和计算机等学科相关理论,具有多学科理论特征。在研究方法上,根据汽车导航领域任务与人机交互任务特征,针对研究的不同阶段和内容采用了文献研究、实验分析、用户深度访谈、问卷调查、案例分析与引证等研究方法。研究的主要成果有四个方面:(1)将汽车导航用户的领域任务划分为路线规划、驾驶任务和出行活动三部分,分别进行了系统和深入分析,明确了汽车导航用户领域任务特征。根据领域任务特征研究了导航系统对用户领域任务的作用机制,构建了用户领域任务信息需求模型。根据领域任务逻辑映射关系梳理了汽车导航人机交互任务类型及结构特征,构建了汽车导航人机交互任务模型。(2)路线规划是一种行为规划任务,任务知识的获取与加工直接影响任务的完成效绩。研究分析了路线规划的任务情境与任务知识,明确了用户汽车导航路线规划任务决策机制,完整描述了汽车导航人机交互任务的心智特征。基于情境意识理论,分析了汽车导航交互行为的情境意识,提出面向汽车导航用户认知的三个交互设计层次,即信息感知、理解和预测设计。根据情境意识的形成机制,分析了情境意识心理模型特征,提出了三类面向用户心理模型的交互设计内容,即结构、因果和时序设计。(3)驾驶任务冲突是汽车导航人机交互的重要问题。本文研究了汽车导航人机交互任务中各通道的功能、技术支持及设计要素,构建了多通道交互模型,完整描述了汽车导航人机交互任务中的行为动作特征。结合驾驶任务及资源配置分析,描述了交互任务与驾驶任务的认知资源冲突特点,为减少多任务造成的安全性问题提供了理论依据。(4)研究认为,从领域任务转换为交互任务的过程,是用户将领域任务目标转换为交互意图的过程。通过人机交互任务获得的价值与意义有利于领域任务之间的转换。因此,移动任务及路线规划任务依赖于用户、导航系统及汽车任务之间的不断转换。研究将交互任务划分为用户任务、导航系统应用任务和互动任务,并以交互设计具体对象为线索,提出了面向任务的交互设计方法与策略。本文从任务分析的角度,系统的分析了汽车导航人机交互中的需求、功能及使用安全等问题,研究结论对于汽车导航人机交互设计具有创新意义和理论实践价值。