随着我国对油气资源勘探区域、勘探精度和勘探作业效率提出越来越高的要求,地震勘探正逐步转向更高密度以及更复杂的地形环境。现有使用的有缆数字地震仪逐渐成为地震勘探发展的瓶颈,节点式的单站单道存储式无缆地震记录仪成为了地震勘探仪器的发展方向。目前国内外的部分无缆地震仪存在时间精度不高、不具备采集数据质量控制、功耗较大等问题,因此,本文针对无缆地震数据采集系统进行了研究,重点在实时性、可靠性和低功耗方面进行了优化,设计并实现了一种无线地震数据采集节点系统。本文在对比和分析了国内外无缆地震数据采集设备的构成和工作原理后,首先建立了节点系统的硬件平台,其中中央控制单元采用ARM Cortex-M4为内核的处理芯片、信号采集单元采用(50)-(35)型的A/D转换器、时间同步单元采用U-blox系列GPS接收机、以及电源管理单元和高效的存储单元。接着搭建了基于MDK-ARM的开发环境、移植了RTX实时操作系统和FATFS文件系统、完成了模块底层驱动程序和系统中央控制软件设计,实现了地震数据采集节点系统的整体工作流程。在实时性方面,本文对节点系统的高精度时钟同步方案进行了研究,设计了一种GPS授时模块和压控温补晶振结合的时钟同步方案;在可靠性方面,本文在节点系统的方案上增加了QC测试模块和无线数据传输单元,通过将QC测试数据回传到上位机,使得在采集过程中可以查看节点系统的采集状态;在低功耗方面,分别对硬件和软件系统进行了低功耗的优化,硬件系统采用静态电源管理技术以提高电源使用效率,软件上采用动态电源管理技术,通过控制各模块进入低功耗状态、分时开启供电以及降低中控运行频率等方式,使得系统平均功耗降低。最后,搭建了无线地震数据采集节点系统样机,对样机的采集性能参数和功能性进行了测试。测试结果表明设计的无线地震数据采集节点系统满足了技术指标要求,达到了预期的设计目标。