我国载人航天即将进入空间站阶段,远期还会开展登月和星际探索等任务,航天员将长期处于空间环境并进行复杂作业,然而空间环境与地面的显著差异以及着航天服带来的约束,给航天员带来了巨大挑战。因此迫切需要更高性能的人-机交互系统辅助航天员安全、健康、高效工作。脑-机接口（Brain-computer interface,BCI）能够将思维活动转换为操作指令,有潜力成为航天员的“第三只手”,实现人与机器的自然交互。近年来稳态视觉BCI技术取得了长足进步,但将其应用于航天交互操作还面临着空间适用性未知,以及编解码性能与航天需求存在较大差距两方面问题。为此,本文围绕稳态视觉BCI的在轨适用性验证,交互速度提升以及信息维度拓展等开展了一系列研究。针对稳态视觉BCI的空间适用性缺乏数据支撑,在轨实验条件受限的问题,本文研制了一套脑-机交互在轨实验平台,通过对软硬件设计、实验操作和流程的优化,克服了空间实验环境的制约,航天员可使用重量481g的脑电设备在30分钟内采集多种基础BCI范式数据,并在空间实验室任务中完成了三次在轨实验。本文全面分析了飞行不同阶段稳态视觉诱发电位（Steady-state visual evoked potential,SSVEP）范式的实验结果,并与事件相关电位（Event-related potential,ERP）P300范式进行了对比。结果表明,SSVEP范式具有良好的在轨适用性,两名航天员正确率分别为87.5%和100%,且入轨后SSVEP特征能够比P300特征更早达到稳定状态,证明了稳态视觉BCI的交互能力。在此基础上,针对未来航天交互对稳态视觉BCI编解码性能的需求,本文后续工作从交互速度和信息维度两方面展开。在提升交互速度方面,本文构建了实用化诱发界面和脑电设备,引入在线动态停止策略提高输出灵活性,通过对编码范式和解码算法的一系列优化改善动态识别效果,实现了最高420.2 bit/min的信息传输速率,有望为未来开发面向航天交互的高速BCI系统提供技术支撑;在拓展信息维度方面,本文提出了利用多聚焦稳态视觉诱发电位（multifocal SSVEP,mfSSVEP）进行空间编解码的方法,设计了任务间相关成分分析（inter-Task-related component analysis,iTRCA）空间滤波算法,提升了各频率特征信噪比,平均识别正确率为80.9%,最高正确率达到95.3%,该编解码方法为未来解析二维视觉诱发脑电信息,解码航天员视觉图像及扩展交互指令提供了新思路。本文验证了当前技术下稳态视觉BCI的在轨适用性,并面向未来交互需求建立了高速SSVEP系统优化方法,探索了二维稳态视觉BCI编解码可行性,相关成果有望为未来研制面向航天交互操作的新型BCI系统提供经验积累、技术储备和数据支撑。