Pilotinis balionas yra meteorologų naudojamas įrankis oro srovių arba vėjo judėjimui tirti. Tai ilgas cilindrinis balionas, pripildytas helio ir sukurtas sprogti pasiekus aukštesnius atmosferos lygius. Pilotųjų oro balionų naudojimas yra glaudžiai susijęs su aviacija, civiliniais projektais ir tarptautiniu šnipinėjimu. Taip pat vadinami oro balionais, pilotiniai oro balionai buvo naudojami nuo 1783 m., kai du prancūzai paleido vėjo greičio pilotinį oro balioną, kad patikrintų vėjo sąlygas prieš pradedant pirmąjį pilotuojamą skrydį.
Piloto oro baliono stebėjimas – tai piloto baliono skrydžio tyrimo praktika. Atliekami kruopštūs matavimai, siekiant nustatyti piloto oro baliono greitį ir kryptį, kuria jis skrieja. Piloto baliono aukštis ir jo azimuto kampai atsižvelgiama į stebėjimus, siekiant nustatyti vėjo greitį ir kryptį skirtinguose atmosferos aukščiuose.
Nors pilotinio baliono konstrukcija ir dizainas pasikeitė labai mažai nuo pirmojo oro baliono paleidimo, jis pasirodė esąs labai vertingas meteorologijos ir kitų žemės mokslų studijų įrankis. Naudodamas bandomuosius balionus, prancūzų meteorologas Leonas Teisserencas de Bortas sugebėjo atrasti ir įrodyti, kad žemėje yra troposfera – žemesnis atmosferos lygis, kuriame vyksta orai. 1930-aisiais į sceną įžengė naujos technologijos kaip radijo sekimo sistemos, kurios leido išplėsti pilotinio oro baliono naudingumą ir dar labiau plėtoti meteorologijos mokslą.
Naudojant radijo sekimą, pilotiniai balionai tapo ne tik vėjo sekimo įrankiais. Prie oro baliono buvo galima pridėti įvairių įrankių, leidžiančių, be kita ko, skaityti temperatūrą ir drėgmę. Orų stebėjimui naudojant bandomuosius balionus meteorologai galėjo sukurti trimačius atmosferos žemėlapius ir įvairius orų modelius, turinčius įtakos atmosferai.
Kai kuriais atvejais pilotinis oro balionas taip pat aprūpintas kameromis, vaizdo aparatūra ar teleskopais, kad užfiksuotų retus vaizdus, kurius galima pamatyti tik iš oro. Dėl to pilotiniai balionai tapo naudingu šnipinėjimo ir detalių topografinių žemėlapių kūrimo šaltiniu. Tačiau šis naudojimas nėra be trūkumų. Dėl unikalaus pilotuojamųjų oro balionų dydžio ir matmenų bėgant metams buvo klaidingai manoma, kad jie yra objektai, tokie kaip užsienio priešų grėsmė, neatpažinti orlaiviai ir ateivių erdvėlaiviai.