地震数据采集系统在石油勘探、安全监控、军事等领域有着广泛的应用，但是常规有线地震数据采集系统在野外摆放排列、检查连线要耗费大量的时间和人力，而且在一些恶劣环境中无法进行地震数据的采集作业。针对有线地震数据采集系统在实际应用中存在的问题，本文提出一种震源检测无线数据采集系统的设计。系统采集单元具有GPS模块，能够记录采集单元的位置信息，并同步启动全网采集。上位机与采集单元之间的数据传输选择无线传输方式，根据采集的震动信号到达时间、波形等参数，可以进行震源分析、定位等研究。根据系统设计需求，本文阐述了GPS系统的卫星信号、测距和定位原理以及测量误差，介绍了ZigBee网络构成和通信原理，分析了XBEE PRO FR模块的操作模式和传输模式，完成了系统总体方案设计。整个系统由通信控制中心和无线数据采集单元两部分组成。通信控制中心主要完成串口转USB接口设计，实现上位机与无线模块的通信连接。无线数据采集单元实现震动信号的同步采集、数据处理和上传，采集单元以C8051F020单片机为主控单元，设计了单片机最小系统、地震波数据采集电路，电源管理电路、以及单片机与GPS模块、无线模块的接口电路。系统软件部分采用C语言编写数据采集程序、GPS数据接收程序、无线通信程序，实现了上位机对无线采集单元的远程控制。系统设计完成之后，进行了单个无线数据采集单元的测试，采集系统工作正常，实现了上位机远程控制系统上传GPS数据、查询状态、采集数据等操作。除此之外，在现场进行了多个无线数据采集单元的同步采集测试，实验证明，多个采集系统可以实现高精度同步采集。