REVISTA MILITAR EXTRANJERA No. 4/2009, págs. 64-68

Coronel R. SCHERBININ

En la actualidad, se está realizando I+D en los principales países del mundo encaminada a mejorar los coordinadores de cabezas homing (GOS) ópticas, optoelectrónicas y de radar y dispositivos de corrección para sistemas de control de misiles, bombas y clusters de aeronaves, así como munición autónoma de varias clases y propósitos.

Coordinador: un dispositivo para medir la posición del misil en relación con el objetivo. Los coordinadores de seguimiento con estabilización giroscópica o electrónica (cabezas de referencia) se utilizan en el caso general para determinar la velocidad angular de la línea de visión del sistema "misil - objetivo móvil", así como el ángulo entre el eje longitudinal del misil y la línea de visión y una serie de otros parámetros necesarios. Los coordinadores fijos (sin partes móviles), por regla general, forman parte de los sistemas de guía de correlación extrema para objetivos terrestres estacionarios o se utilizan como canales auxiliares de buscadores combinados.

En el curso de la investigación en curso, se llevan a cabo la búsqueda de soluciones técnicas y de diseño innovadoras, el desarrollo de una nueva base elemental y tecnológica, la mejora del software, la optimización de las características de peso y tamaño y los indicadores de costo del equipo a bordo de los sistemas de guía. afuera.

Al mismo tiempo, se definen las principales direcciones para mejorar los coordinadores de seguimiento: la creación de buscadores de imágenes térmicas que operan en varias secciones del rango de longitud de onda IR, incluso con receptores ópticos que no requieren enfriamiento profundo; aplicación práctica de dispositivos de localización láser activos; introducción del buscador de radar activo-pasivo con una antena plana o conformada; creación de buscadores combinados multicanal.

En los Estados Unidos y varios otros países líderes en los últimos 10 años, por primera vez en la práctica mundial, los coordinadores de imágenes térmicas de los sistemas de orientación de la OMC se han introducido ampliamente.

Preparación para una salida del avión de ataque A-10 (en primer plano URAGM-6SD "Maverick")

Misil aire-tierra estadounidense AGM-158A (programa JASSM)

Prometedor clase UR "aire - tierra" AGM-169

EN buscador de infrarrojos, el receptor óptico constaba de uno o más elementos sensibles, que no permitían obtener una firma objetivo completa. Los buscadores de imágenes térmicas operan a un nivel cualitativamente superior. Utilizan OD multielemento, que es una matriz de elementos sensibles colocados en el plano focal del sistema óptico. Para leer la información de dichos receptores, se utiliza un dispositivo optoelectrónico especial que determina las coordenadas de la parte correspondiente de la pantalla de destino proyectada en el OP por el número del elemento sensible expuesto, seguido de amplificación, modulación de las señales de entrada recibidas y su transferencia a la unidad de cómputo. Los lectores más extendidos con procesamiento digital de imágenes y el uso de fibra óptica.

Las principales ventajas de los buscadores de imágenes térmicas son un campo de visión significativo en el modo de escaneo, que es de ± 90 ° (para buscadores de infrarrojos con cuatro a ocho elementos del OP, no más de + 75 °) y un mayor rango máximo de adquisición de objetivos (5-7 y 10-15 km, respectivamente). Además, es posible trabajar en varias áreas del rango infrarrojo, así como la implementación de modos automáticos de reconocimiento de objetivos y selección de puntos de mira, incluso en condiciones climáticas difíciles y de noche. El uso de una matriz OP reduce la probabilidad de daño simultáneo a todos los elementos sensibles por los sistemas de contramedidas activas.

Coordinador de objetivos de imágenes térmicas "Damasco"

Dispositivos de imagen térmica con receptores no refrigerados:

A - coordinador fijo para uso en sistemas de correlación

correcciones; B - coordinador de seguimiento; B - cámara de reconocimiento aéreo

buscador de radar con antena de matriz en fase plana

Por primera vez, un buscador de imágenes térmicas completamente automático (que no requiere comandos correctivos del operador) está equipado con misiles aire-tierra estadounidenses AGM-65D "Maverick" de mediano y largo alcance AGM-158A JASSM. Los coordinadores de objetivos de imágenes térmicas también se utilizan como parte de la UAB. Por ejemplo, el GBU-15 UAB utiliza un sistema de guía de imágenes térmicas semiautomático.

Con el fin de reducir significativamente el costo de tales dispositivos en interés de su uso masivo como parte de los UAB disponibles comercialmente del tipo JDAM, los especialistas estadounidenses desarrollaron el coordinador de objetivos de imágenes térmicas de Damasco. Está diseñado para detectar, reconocer el objetivo y corregir el tramo final de la trayectoria de la UAB. Este dispositivo, fabricado sin servoaccionamiento, se fija rígidamente en la punta de las bombas y utiliza una fuente de alimentación estándar para la bomba. Los elementos principales del TCC son un sistema óptico, una matriz no refrigerada de elementos sensibles y una unidad de computación electrónica que proporciona formación y transformación de imágenes.

El coordinador se activa después de que se libera la UAB a una distancia de unos 2 km del objetivo. El análisis automático de la información entrante se lleva a cabo dentro de 1-2 s con una velocidad de cambio de imagen del área objetivo de 30 fps. Para reconocer el objetivo, se utilizan algoritmos de correlación extrema para comparar la imagen obtenida en el rango infrarrojo con las imágenes de los objetos dados convertidas a formato digital. Se pueden obtener durante la preparación preliminar de una misión de vuelo desde satélites o aviones de reconocimiento, así como directamente utilizando dispositivos a bordo.

En el primer caso, los datos de designación de objetivos se ingresan en la UAB durante la preparación previa al vuelo, en el segundo caso, desde los radares de aeronaves o estaciones de infrarrojos, cuya información se envía al indicador de situación táctica en la cabina. Después de la detección e identificación del objetivo, se corrigen los datos del IMS. El control adicional se lleva a cabo en el modo habitual sin el uso de un coordinador. Al mismo tiempo, la precisión del bombardeo (KVO) no es peor que 3 m.

Otras empresas líderes están llevando a cabo estudios similares con el objetivo de desarrollar coordinadores de imágenes térmicas relativamente baratos con OP no refrigerados.

Está previsto que dichos OP se utilicen en el GOS, los sistemas de corrección de correlación y el reconocimiento aéreo. Los elementos de detección de la matriz OP se fabrican a base de compuestos intermetálicos (cadmio, mercurio y telurio) y semiconductores (antimoniuro de indio).

Los sistemas optoelectrónicos avanzados de localización también incluyen un buscador láser activo, desarrollado por Lockheed Martin para equipar misiles prometedores y municiones autónomas.

Por ejemplo, como parte del GOS de la munición de aviación autónoma experimental LOCAAS, se utilizó una estación de alcance láser, que proporciona detección y reconocimiento de objetivos a través de un estudio tridimensional de alta precisión del terreno y los objetos ubicados en ellos. Para obtener una imagen tridimensional del objetivo sin escanearlo, se utiliza el principio de interferometría de señal reflejada. El diseño del LLS utiliza un generador de pulsos láser (longitud de onda de 1,54 μm, frecuencia de repetición de pulsos de 10 Hz a 2 kHz, duración de 10 a 20 nseg) y, como receptor, una matriz de elementos de detección acoplados por carga. A diferencia de los prototipos LLS, que tenían un escaneo de trama del haz de escaneo, esta estación tiene un ángulo de visión más grande (hasta ± 20°), una distorsión de imagen más baja y una potencia de radiación máxima significativa. Se conecta con el equipo de reconocimiento automático de objetivos basado en las firmas de hasta 50.000 objetos típicos integrados en la computadora de a bordo.

Durante el vuelo de la munición, el LLS puede buscar un objetivo en una franja de la superficie terrestre de 750 m de ancho a lo largo de la ruta de vuelo, y en el modo de reconocimiento, esta zona se reducirá a 100 m. Si se detectan varios objetivos simultáneamente, el algoritmo de procesamiento de imágenes proporcionará la capacidad de atacar la mayoría de ellos.

Según los expertos estadounidenses, equipar a la Fuerza Aérea de los EE. UU. con municiones de aviación con sistemas láser activos que brinden detección y reconocimiento automáticos de objetivos con su posterior compromiso de alta precisión será un paso cualitativamente nuevo en el campo de la automatización y aumentará la efectividad del aire. huelgas en el curso de operaciones de combate en teatros de operaciones.

Los buscadores de radar de misiles modernos se utilizan, por regla general, en sistemas de guía para armas de aviones de mediano y largo alcance. Los buscadores activos y semiactivos se utilizan en misiles aire-aire y misiles antibuque, buscadores pasivos, en PRR.

Se planea que los misiles prometedores, incluidos los combinados (universales) diseñados para destruir objetivos terrestres y aéreos (de la clase aire-aire-tierra), estén equipados con buscadores de radar con conjuntos de antenas en fase plana o conformada, fabricados utilizando tecnologías de visualización y procesamiento digital de firmas de destino inversas.

Se cree que las principales ventajas del GOS con conjuntos de antenas planas y conformadas en comparación con los coordinadores modernos son: desafinación adaptativa más eficiente de la interferencia natural y organizada; control electrónico del haz del patrón de radiación con un rechazo total del uso de partes móviles con una reducción significativa en las características de peso y tamaño y consumo de energía; uso más eficiente del modo polarimétrico y estrechamiento del haz Doppler; aumento de frecuencias portadoras (hasta 35 GHz) y resolución, apertura y campo de visión; reduciendo la influencia de las propiedades de conductividad del radar y conductividad térmica del carenado, causando aberración y distorsión de la señal. En tal GOS, también es posible utilizar los modos de sintonización adaptativa de la zona de equiseñal con estabilización automática de las características del patrón de radiación.

Además, una de las direcciones para mejorar los coordinadores de seguimiento es la creación de buscadores activos-pasivos multicanal, por ejemplo, radar de visión térmica o radar láser de visión térmica. En su diseño, con el fin de reducir peso, tamaño y coste, el sistema de seguimiento de blancos (con estabilización giroscópica o electrónica del coordinador) está previsto para ser utilizado en un solo canal. En el resto del GOS, se utilizará un emisor fijo y un receptor de energía, y para cambiar el ángulo de visión, está previsto utilizar soluciones técnicas alternativas, por ejemplo, en el canal de imágenes térmicas, un dispositivo micromecánico para el ajuste fino de la lentes, y en el canal de radar - escaneo de haz electrónico del patrón de radiación.

Prototipos de buscador activo-pasivo combinado:

a la izquierda - buscador giroestabilizado de imágenes térmicas por radar para

misiles aire-tierra y aire-aire avanzados; a la derecha -

buscador de radar activo con un conjunto de antenas en fase y

canal de imágenes térmicas pasivas

Ensayos en túnel de viento desarrollados por la SMACM UR, (en la figura de la derecha, el GOS del cohete)

Está previsto que el GOS combinado con láser semiactivo, imágenes térmicas y canales de radar activo esté equipado con un prometedor UR JCM. Estructuralmente, la unidad optoelectrónica de los receptores GOS y la antena del radar se integran en un único sistema de seguimiento, lo que asegura su funcionamiento separado o conjunto durante el proceso de guiado. Este GOS implementa el principio de búsqueda combinada, según el tipo de objetivo (contraste térmico o de radio) y las condiciones de la situación, de acuerdo con el cual el método de guía óptimo se selecciona automáticamente en uno de los modos de funcionamiento del GOS, y el resto se utilizan en paralelo para formar una visualización de contraste del objetivo al calcular el punto de puntería.

Al crear equipos de guía para misiles avanzados, Lockheed Martin y Boeing tienen la intención de utilizar las soluciones tecnológicas y técnicas existentes obtenidas en el curso del trabajo bajo los programas LOCAAS y JCM. En particular, como parte de los UR SMACM y LCMCM que se están desarrollando, se propuso utilizar varias versiones del buscador actualizado instalado en el UR aire-tierra AGM-169. La entrada en servicio de estos misiles no se espera antes de 2012.

El equipo a bordo del sistema de guía, completado con estos GOS, debe garantizar el desempeño de tareas tales como: patrullar en el área designada durante una hora; reconocimiento, detección y derrota de objetivos establecidos. Según los desarrolladores, las principales ventajas de tales buscadores son: mayor inmunidad al ruido, lo que garantiza una alta probabilidad de alcanzar el objetivo, la capacidad de uso en condiciones climáticas e interferencias difíciles, características optimizadas de peso y tamaño del equipo de guía y relativamente bajo costo.

Por lo tanto, la I + D se llevó a cabo en países extranjeros con el objetivo de crear armas de aviación altamente efectivas y, al mismo tiempo, económicas con un aumento significativo en las capacidades de reconocimiento e información de los complejos aerotransportados de aviación de combate y de apoyo. aumentará significativamente el rendimiento del uso de combate.

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL ESTADO BÁLTICO

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Departamento de Dispositivos Radioelectrónicos

CABEZAL DE RADAR

San Petersburgo

2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE RLGS.

2.1 Propósito

El cabezal de referencia del radar está instalado en el misil tierra-aire para garantizar la adquisición automática de objetivos, su seguimiento automático y la emisión de señales de control al piloto automático (AP) y el fusible de radio (RB) en la etapa final del vuelo del misil. .

2.2 Especificaciones

RLGS se caracteriza por los siguientes datos básicos de rendimiento:

1. área de búsqueda por dirección:

Elevación ± 9°

2. tiempo de revisión del área de búsqueda 1,8 - 2,0 seg.

3. tiempo de adquisición del objetivo por ángulo 1,5 segundos (no más)

4. Ángulos máximos de desviación del área de búsqueda:

En acimut ± 50° (no menos de)

Elevación ± 25° (no menos de)

5. Ángulos máximos de desviación de la zona de equiseñales:

En acimut ± 60° (no menos de)

Elevación ± 35° (no menos de)

6. Alcance de captura de blancos del tipo de aeronave IL-28 con emisión de señales de control a (AP) con una probabilidad no inferior a 0,5 -19 km, y con una probabilidad no inferior a 0,95 -16 km.

7 zona de búsqueda en el rango 10 - 25 km

8. rango de frecuencia de operación f ± 2.5%

9. potencia media del transmisor 68W

10. Duración del pulso de RF 0,9 ± 0,1 µs

11. Período de repetición de pulsos de RF T ± 5%

12. sensibilidad de los canales de recepción - 98 dB (no menos)

13. Consumo de energía de las fuentes de energía:

De la red 115 V 400 Hz 3200 W

Red 36V 400Hz 500W

De la red 27 600 W

14. peso de la estación - 245 kg.

3. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE RLGS

3.1 El principio de funcionamiento del radar.

RLGS es una estación de radar del rango de 3 centímetros, que opera en el modo de radiación pulsada. En la consideración más general, la estación de radar se puede dividir en dos partes: - la parte de radar real y la parte automática, que proporciona la adquisición de objetivos, su seguimiento automático en ángulo y alcance, y la emisión de señales de control al piloto automático y la radio fusible.

La parte de radar de la estación funciona de la forma habitual. Las oscilaciones electromagnéticas de alta frecuencia generadas por el magnetrón en forma de pulsos muy cortos se emiten utilizando una antena altamente direccional, recibidas por la misma antena, convertidas y amplificadas en el dispositivo receptor, pasan a la parte automática de la estación: el objetivo. sistema de seguimiento de ángulo y el telémetro.

La parte automática de la estación consta de los siguientes tres sistemas funcionales:

1. Sistemas de control de antena que proporcionan control de antena en todos los modos de funcionamiento de la estación de radar (en el modo "guiado", en el modo "búsqueda" y en el modo "recalada", que a su vez se divide en "captura" y modos de "seguimiento automático")

2. dispositivo de medición de distancia

3. una calculadora para las señales de control suministradas al piloto automático y fusible de radio del cohete.

El sistema de control de antena en el modo de "seguimiento automático" funciona de acuerdo con el llamado método diferencial, en relación con el cual se usa una antena especial en la estación, que consiste en un espejo esferoidal y 4 emisores colocados a cierta distancia frente a el espejo.

Cuando la estación de radar opera con radiación, se forma un patrón de radiación de un solo lóbulo con un máximo que coincide con el eje del sistema de antena. Esto se logra debido a las diferentes longitudes de las guías de ondas de los emisores: hay un fuerte cambio de fase entre las oscilaciones de los diferentes emisores.

Cuando se trabaja en la recepción, los patrones de radiación de los emisores se desplazan con respecto al eje óptico del espejo y se cruzan en un nivel de 0,4.

La conexión de los emisores con el transceptor se realiza a través de un camino de guía de ondas, en el que hay dos interruptores de ferrita conectados en serie:

· Conmutador de ejes (FKO), operando a una frecuencia de 125 Hz.

· Conmutador receptor (FKP), operando a una frecuencia de 62,5 Hz.

Los interruptores de ferrita de los ejes cambian la ruta de la guía de onda de tal manera que primero los 4 emisores están conectados al transmisor, formando un patrón de directividad de un solo lóbulo, y luego a un receptor de dos canales, luego los emisores que crean dos patrones de directividad ubicados en un plano vertical, luego emisores que crean dos patrones de orientación en el plano horizontal. Desde las salidas de los receptores, las señales ingresan al circuito de sustracción, donde, dependiendo de la posición del objetivo en relación con la dirección de equiseñal formada por la intersección de los patrones de radiación de un par dado de emisores, se genera una señal de diferencia. , cuya amplitud y polaridad están determinadas por la posición del objetivo en el espacio (Fig. 1.3).

Sincrónicamente con el interruptor de eje de ferrita en la estación de radar, funciona el circuito de extracción de señal de control de antena, con cuya ayuda se genera la señal de control de antena en acimut y elevación.

El conmutador del receptor conmuta las entradas de los canales de recepción a una frecuencia de 62,5 Hz. La conmutación de los canales de recepción está asociada con la necesidad de promediar sus características, ya que el método diferencial de radiogoniometría del objetivo requiere la identidad completa de los parámetros de ambos canales de recepción. El telémetro RLGS es un sistema con dos integradores electrónicos. De la salida del primer integrador, se elimina un voltaje proporcional a la velocidad de aproximación al objetivo, de la salida del segundo integrador, un voltaje proporcional a la distancia al objetivo. El telémetro captura el objetivo más cercano en el rango de 10-25 km con su posterior seguimiento automático hasta un rango de 300 metros. A una distancia de 500 metros, se emite una señal desde el telémetro, que sirve para amartillar el fusible de radio (RV).

La calculadora RLGS es un dispositivo informático y sirve para generar señales de control emitidas por el RLGS al piloto automático (AP) y al RV. Se envía una señal al AP, que representa la proyección del vector de la velocidad angular absoluta del haz de observación del objetivo en los ejes transversales del misil. Estas señales se utilizan para controlar el rumbo y el paso del misil. Una señal que representa la proyección del vector de velocidad de la aproximación del objetivo al misil en la dirección polar del haz de observación del objetivo llega al RV desde la calculadora.

Las características distintivas de la estación de radar en comparación con otras estaciones similares en términos de sus datos tácticos y técnicos son:

1. El uso de una antena de foco largo en una estación de radar, que se caracteriza por el hecho de que el haz se forma y se desvía en él desviando un espejo bastante ligero, cuyo ángulo de desviación es la mitad del ángulo de desviación del haz. Además, no hay transiciones giratorias de alta frecuencia en dicha antena, lo que simplifica su diseño.

2. uso de un receptor con una característica de amplitud logarítmica lineal, que proporciona una expansión del rango dinámico del canal hasta 80 dB y, por lo tanto, permite encontrar la fuente de interferencia activa.

3. construir un sistema de seguimiento angular por el método diferencial, que proporcione una alta inmunidad al ruido.

4. Aplicación en la estación del circuito original de compensación de guiñada cerrado de dos bucles, que proporciona un alto grado de compensación de las oscilaciones del cohete con respecto al haz de la antena.

5. Realización constructiva de la estación según el denominado principio del contenedor, que se caracteriza por una serie de ventajas en cuanto a la reducción del peso total, aprovechamiento del volumen adjudicado, reducción de interconexiones, posibilidad de utilizar un sistema de refrigeración centralizado, etc. .

3.2 Sistemas de radar funcionales separados

El RLGS se puede dividir en una serie de sistemas funcionales separados, cada uno de los cuales resuelve un problema particular bien definido (o varios problemas particulares más o menos relacionados) y cada uno de los cuales está diseñado en cierta medida como una unidad tecnológica y estructural separada. Hay cuatro de estos sistemas funcionales en el RLGS:

3.2.1 Parte radar del RLGS

La parte radar del RLGS consta de:

el transmisor

receptor.

rectificador de alto voltaje.

la parte de alta frecuencia de la antena.

La parte de radar del RLGS está destinada a:

· generar energía electromagnética de alta frecuencia de una frecuencia determinada (f ± 2,5%) y una potencia de 60 W, que se irradia al espacio en forma de pulsos cortos (0,9 ± 0,1 μs).

para la posterior recepción de señales reflejadas por el objetivo, su conversión en señales de frecuencia intermedia (Ffc = 30 MHz), amplificación (a través de 2 canales idénticos), detección y salida a otros sistemas de radar.

3.2.2. Sincronizador

El sincronizador consta de:

Unidad de Manipulación de Recepción y Sincronización (MPS-2).

· unidad de conmutación del receptor (KP-2).

· Unidad de control para interruptores de ferrita (UF-2).

nodo de selección e integración (SI).

Unidad de selección de señal de error (CO)

· línea de retardo ultrasónica (ULZ).

generación de pulsos de sincronización para el lanzamiento de circuitos individuales en la estación de radar y pulsos de control para el receptor, la unidad SI y el telémetro (unidad MPS-2)

Formación de impulsos para controlar el interruptor de ferrita de los ejes, el interruptor de ferrita de los canales de recepción y la tensión de referencia (nodo UV-2)

Integración y suma de señales recibidas, regulación de voltaje para control AGC, conversión de pulsos de video objetivo y AGC en señales de radiofrecuencia (10 MHz) para su retardo en la ULZ (nodo SI)

· aislamiento de la señal de error necesaria para el funcionamiento del sistema de seguimiento angular (nodo CO).

3.2.3. Telémetro

El telémetro consta de:

Nodo modulador de tiempo (EM).

nodo discriminador de tiempo (VD)

dos integradores.

El propósito de esta parte del RLGS es:

búsqueda, captura y seguimiento del objetivo dentro del alcance con la emisión de señales del alcance al objetivo y la velocidad de aproximación al objetivo

emisión de señal D-500 m

cabeza de orientación

El cabezal de referencia es un dispositivo automático que se instala en un arma guiada para garantizar una alta precisión de puntería.

Las partes principales del cabezal de referencia son: un coordinador con un receptor (ya veces con un emisor de energía) y un dispositivo informático electrónico. El coordinador busca, captura y rastrea al objetivo. El dispositivo informático electrónico procesa la información recibida del coordinador y transmite señales que controlan al coordinador y el movimiento del arma controlada.

Según el principio de funcionamiento, se distinguen los siguientes cabezales de referencia:

1) pasivo: recibir la energía irradiada por el objetivo;

2) semiactivo: reacciona a la energía reflejada por el objetivo, que es emitida por alguna fuente externa;

3) activo: recibir energía reflejada desde el objetivo, que es emitida por el propio cabezal de referencia.

Según el tipo de energía recibida, los cabezales de referencia se dividen en radar, ópticos, acústicos.

El cabezal de referencia acústico funciona con sonido audible y ultrasonido. Su uso más efectivo es en el agua, donde las ondas de sonido decaen más lentamente que las ondas electromagnéticas. Los cabezales de este tipo se instalan en medios controlados para destruir objetivos marinos (por ejemplo, torpedos acústicos).

El cabezal homing óptico funciona con ondas electromagnéticas en el rango óptico. Están montados en medios controlados de destrucción de objetivos terrestres, aéreos y marítimos. El guiado se realiza mediante una fuente de radiación infrarroja o mediante la energía reflejada de un rayo láser. En los medios guiados de destrucción de objetivos terrestres, relacionados con el no contraste, se utilizan cabezales de referencia ópticos pasivos, que funcionan sobre la base de una imagen óptica del terreno.

Los cabezales de referencia de radar funcionan con ondas electromagnéticas en el rango de radio. Los cabezales de radar activos, semiactivos y pasivos se utilizan en medios controlados de destrucción de objetivos terrestres, aéreos y marítimos. En los medios controlados de destrucción de objetivos terrestres que no contrastan, se utilizan cabezas de referencia activas, que operan con señales de radio reflejadas desde el terreno, o pasivas que operan con la radiación radiotérmica del terreno.