气象观测技术水平的高低是衡量一个国家现代化水平的重要标准之一,气象工作承担着为国防事业发展和国民经济建设服务的任务。高空气象探测是气象观测的重要环节之一,可获取地球表面至大气层中数十公里高度的气象要素,包括位势高度、温度、露点温度、风向、风速、气压等信息的垂直分布状态,从而获取大气的垂直稳定度,为航空、航天的顺利进行提供技术保障,为环保、交通、国防、农业提供必要数据支持。为了增强我国高空气象探测水平,为气象预测提供准确的数据资料,本文着力于高空气象探测中数据的采集、传输、处理、编解码、控制等一系列问题,结合无线传感器网络技术、远距离无线传输技术、多源数据融合技术等手段,设计出一款低成本、高精度、可进行远距离传输的高空低功耗数据采集系统。本文所做工作有以下几点:（1）对国内外高空气象探测领域数据采集技术进行研究。分析和总结高空环境特性,并结合我国高空气象探测设备存在功耗大、通信成本高、数据采集精度低的不足,探讨将无线传感器网络技术应用到高空气象探测业务中来,研究将数据融合算法应用于高空数据采集,探讨在软件层面提高数据精度的可行性。（2）为满足高空数据采集系统低功耗、远距离、低成本和高精度的设计需求,采用STM32超低功耗芯片,选用LoRa作为无线传输方案,选择符合设计需求的传感器模块,对传感器节点的硬件进行了开发设计与实现。（3）在软件层面进行开发设计,实现传感器节点的数据采集、传输的基本功能,并通过程序控制节点实现休眠/唤醒策略,进行低功耗控制。通过设计传输协议实现节点的高质量通信,使用数据融合算法提高数据可靠性,并根据需求开发上位机软件实现数据的收发功能。（4）对设计的探空产品进行实地测试实验,分别对设备基本功能、传输距离、数据精度以及功耗进行了测试。实验结果表明,系统能够准确的采集到温度、压力和位置信息,并通过LoRa模块发送到上位机中,同时满足低功耗、高精度、传输距离远的设计需求。实验验证了系统的连通性和实用性,这将对提高国内空间气象数据采集业务有着积极作用。