随着全球气候变暖,极端天气事件越来越多,基于传统自动气象站的气象观测体系已不能完全满足社会发展的需求。本文提出将无线传感器网络应用于气象观测系统,从而实现对自动气象站的补充和拓展。在以无线传感器网络为基础的气象观测系统中,网络路由协议的设计是核心。本文通过对汇聚树协议原理的分析和研究,提出了网络阻塞监测和阻塞控制策略以及基于信息隐藏的安全路由策略,从而设计完成了符合气象观测系统需求的路由协议。本文的主要研究内容和结果如下：(1)通过对国内外关于无线传感器方面的研究进行分析和汇总,总结传感器网络的优缺点,提出将无线传感器应用于气象观测系统中,从而实现对当前的自动气象站的补充和拓展。(2)从多方面对无线传感器网络路由协议研究,分析各种路由协议的优缺点。重点研究汇聚树协议的性能,最终选择汇聚树协议作为气象观测系统的网络路由协议。(3)分析气象观测系统中存在的网络阻塞现象,提出网络阻塞监测和阻塞控制策略,有效解决网络阻塞问题,保证了气象传感器网络的稳定性。(4)提出基于信息隐藏的虚假身份攻击检测方案,该方案能够高效地发现网络中虚假身份的恶意节点,同时不会影响网络中的数据包的传输和使用。