Als zwischending zwischen den EEPORMs (ca. 8 kB) und einer SD/MMC (um 1 GB) Karte gibt es noch Dataflash Ics (ca. 256 kB). Eine SD Karte würde ich schon wegen der Erschütterungen nicht benutzen. Die ganze Schaltung wird wohl mit sehr wenig Strom (1...20 mA je nach Sensoren) auskommen und könnte aus kleinen Batterien betrieben werden. Je nach Sensoren kann der Controller direkt mit 3 V von der Batterie laufen.
Als Controller würde ich einen Mega48 bis Mega168 empfehlen (fast gleich mit Mega8, aber neuer und sparsamer).
Den USB würde ich draußenlassen und eine UART (RS232) benutzen. Wenn man will kann man später den USB-UART Wandler ja immer noch selber bauen.