Brevet FR2740548A1 — publié le 19970502

! La présente invention concerne des systèmes de guidage inertiel ou des centrales inertielles à trois axes. Arrière-plan de l'invention Dans le passé, les gyroscopes et les dispositifs gyroscopiques étaient constitués de dispositifs électromagnétiques relativement grands et coûteux. Ces dispositifs électromagnétiques incorporaient des bobines et des capteurs de position montés pour effectuer un mouvement de rotation continu à vitesse relati- vement grande. Finalement, des gyromètres micromécaniques ont été mis au point qui comportaient des composants formés par des procédés de fabrication à semi- conducteurs. Alors que ces dispositifs sont relativement petits et utilisent le mouvement de vibration plutôt que le mouvement rotatif continu, ils sont relative- ment peu sensibles et coûteux à fabriquer. De façon générale, les gyromètres micromécaniques sont constitués d'une masse centrale, qui, du fait de la taille du gyromètre, est très petite et demande un certain matériau très lourd, comme l'or, pour fournir une masse suffisante. La masse centrale est montée dans une structure du type cardan comportant des axes souples mutuellement perpendiculaires, la masse et la structure en cardan étant généralement placées dans un plan commun. La masse centrale et le cardan de montage interne sont soumis à un mouvement d'oscillation ou de vibration sur un premier des axes perpendiculaires, et le mouvement de rotation sur un axe perpendiculaire au plan commun produit un mouvement de vibration sur l'autre des axes perpendiculaires, en raison de l'effet de Coriolis, ou effet gyroscopique. Le gyromètre micromécanique décrit possède plusieurs inconvénients. Plus spécialement, la masse centralement montée est coûteuse et difficile à fabriquer. Il est difficile d'atteindre une masse suffisamment grande pour obtenir une inertie suffisante donnant une bonne sensibilité, et cette structure réduit la sensibilité du condensateur de détection en augmentant la distance entre les plaques du condensateur. De plus, si la masse est décalée, même légèrement, à l'intérieur de la monture en cardan, il apparaît une sensibilité non négligeable vis- à-vis de l'accélération d'axe transversal. En deuxième lieu, l'amplitude du mouve- ment de vibration est limitée par le fait que le système cardan construit dans un plan est monté au voisinage d'une surface plane et que l'augmentation de la distance entre le système cardan et la surface plane augmente notablement la taille du dispositif, ce qui réduit la sensibilité en raison de l'accroissement de l'écarte- ment du condensateur tout en augmentant le coût et la complexité de la structure. De plus, puisque le dispositif est construit de façon que l'axe d'entrée soit perpen- diculaire au plan commun, le dispositif se limite à être un dispositif à un seul axe. Puisque le dispositif ne détecte le mouvement que par rapport à un seul axe, il faut donc monter trois de ces dispositifs ayant des axes d'entrée mutuellement perpen- diculaires pour pouvoir détecter le mouvement dans toutes les directions. Pour tenter de réduire la taille et le coût des accéléromètres, on a construit certains des dispositifs de la technique antérieure en faisant appel à des procédés de fabrication à semiconducteurs. Ces dispositifs sont généralement constitués d'une plaque, formée de métal, ou autre, qui est montée pour pouvoir pivoter sur un substrat. La plaque est disposée parallèlement à une surface plane du substrat et forme avec celle-ci un ou plusieurs condensateurs. Lorsque la plaque se déplace, du fait de la force d'accélération qu'elle subit, les capacités varient. Cette modification est détectée par des circuits électroniques connectés et est transformée en un signal représentatif de l'accélération. Pour détecter le mouvement, ou l'accélération, d'un véhicule dans toutes les directions, on utilise, dans des boîtiers de guidage inertiel, des gyroscopes et des accéléromètres. A partir de cette information, on peut déterminer à tout instant la position du véhicule. Les gyroscopes et les accéléromètres, comme ceux décrits ci-dessus, sont fabriqués sous forme de dispositifs à un seul axe. Pour obtenir une indication du déplacement dans toutes les directions, il faut placer trois de ces gyroscopes et, ou bien, accéléromètres de la technique antérieure de façon que les axes de mesure soient mutuellement perpendiculaires. Ceci veut dire que le boîtier finalement obtenu sera relativement grand, puisqu'un ou plusieurs des gyroscopes et, ou bien, accéléromètres doivent être placés suivant un certain angle par rapport aux autres et que le boîtier complet ne peut jamais être réalisé sous la forme d'un unique boîtier plat. De plus, puisque chaque gyroscope, et, ou bien, accéléromètre est construit sur un substrat semiconducteur distinct, il faut assurer la communication des signaux entre les puces et c'est un fait bien connu qu'il faut beaucoup d'énergie pour amplifier et mettre en tampon des signaux et assurer leur communication entre les puces, et qu'un bruit est ainsi induit qui diminue la sensibilité du système. Résumé de l'invention Ces problèmes sont résolus et de nombreux autres buts et avantages sont réalisés dans un système de guidage inertiel comportant un appareil gyro- scopique produisant des signaux de sortie gyroscopiques relativement à trois axes mutuellement perpendiculaires, l'appareil étant formé sur un substrat semi- conducteur, et un circuit de commande formé sur ce substrat semiconducteur et électriquement connecté à l'appareil gyroscopique afin de commander l'appareil gyroscopique et de recevoir les signaux de sortie gyroscopiques. Ces problèmes sont résolus et de nombreux autres buts et avantages sont réalisés de manière plus avancée dans un système de guidage inertiel compor- tant un appareil de détection d'accélération qui produit des signaux de sortie d'accélération suivant trois axes mutuellement perpendiculaires, l'appareil étant formé sur un substrat semiconducteur, et un circuit de commande formé sur ce substrat semiconducteur et électriquement connecté à l'appareil de détection d'accélération afin de commander l'appareil de détection d'accélération et de rece- voir les signaux de sortie d'accélération. Brève description des dessins Sur les dessins: La figure 1 est une vue en plan de dessus d'une puce semiconductrice sur laquelle est formé un système de guidage inertiel selon l'invention et qui comporte un gyroscope à vibration de rotation à deux axes, un gyroscope monolithique à vibration à un seul axe, un accéléromètre à trois axes, et une unité centrale à microprocesseur, ou MPU; La figure 2 est une vue agrandie du gyroscope à vibration de rotation à deux axes de la figure 1; Les figures 3-8 sont des vues en coupe montrant diverses étapes d'un processus de construction du gyroscope à vibration de rotation à deux axes selon la figure 2; La figure 9 est un schéma simplifié d'un circuit de détection et de commande qui est électriquement relié au gyroscope à deux axes de la figure 2, dont la fonction est incorporée dans la MPU; La figure 10 est une vue agrandie en perspective du gyroscope mono- lithique à vibration à un seul axe de la figure 1; La figure 11 est une vue en coupe du gyroscope de la figure 10, suivant la ligne 11-11; La figure 12 représente un schéma simplifié d'un circuit d'excitation du gyroscope de la figure 10; La figure 13 représente un schéma simplifié d'un circuit de centrage et de détection du gyroscope de la figure 10; La figure 14 est un schéma simplifié d'un circuit de détection et de commande du gyroscope représenté sur la figure 10, dont la fonction est incorporée dans la MPU; La figure 15 montre des formes d'onde apparaissant en divers points du schéma simplifié de la figure 14; La figure 16 est une vue en coupe simplifiée de l'accéléromètre à trois axes de la figure 1, qui montre la relation existant entre les divers composants; La figure 17 est une vue agrandie en plan de dessus de l'accéléromètre à trois axes de la figure 15; La figure 18 est une vue fortement agrandie en plan de dessus d'une partie de l'accéléromètre représenté sur la figure 15; La figure 19 est une représentation simplifiée de l'appareil de détection de l'accéléromètre représenté sur la figure 15; La figure 20 est un schéma simplifié d'un circuit d'excitation de l'accéléromètre de la figure 15, qui comporte l'appareil de détection de la figure 19, dont la fonction est incorporée à la MPU; et La figure 21 est une vue en section droite agrandie de gyroscopes placés de façon à détecter les forces de Coriolis suivant trois axes perpendiculaires et d'un accéléromètre à trois axes intégré dans l'électronique associée selon l'invention. Description du mode de réalisation préféré Comme on peut le voir sur la figure 1, une vue en plan de dessus montre une puce semiconductrice 20 sur laquelle est formé un système de guidage inertiel 22 selon l'invention. Le système de guidage inertiel 22 comporte un gyroscope à deux axes 24, un gyroscope à un seul axe 26, un accéléromètre à trois axes 28, un circuit de détection de température 29 et une unité centrale à micro- processeur, ou MPU, 30. Il faut comprendre que chacun des gyroscopes 24 et 26 et l'accéléromètre 28 sont construits de manière à avoir environ 1 mm suivant un côté. En outre, la MPU 30 présente environ 4,5 mm suivant un côté, de sorte que la vue représentée semble être la plus avantageuse, même si de nombreuses configu- rations différentes sont possibles. Le gyroscopes à deux axes 24 est décrit de manière plus détaillée dans la demande de brevet de la même demanderesse, intitulée ROTATIONAL VIBRATION GYROSCOPE, qui a été déposée à la même date que la présente demande et cédée au même cessionnaire. Le gyroscope à un seul axe 26 est décrit de façon plus détaillée dans une demande de brevet de la même demanderesse, intitulée VIBRATION MONOLITHIQUE GYROSCOPE, qui a été déposée à la même date que la présente demande et cédée au même cessionnaire. Un autre mode de réalisation de gyroscope à plusieurs axes et, ou bien, à un seul axe qui pourrait être incorporé dans la présente structure est décrit dans une demande de brevet de la même demanderesse, intitulée MULTI-AXES GYROSCOPE, déposée à la même date que la présente demande et cédée au même cessionnaire. L'accéléromètre à trois axes 28 est décrit de facçon plus détaillée dans la demande de brevet de la même demanderesse, intitulée 3 AXES ACCELEROMETER, déposée à la même date que la présente demande et cédée au même cessionnaire. Sur la figure 2, le gyroscope à vibration de rotation 24 est représenté à une échelle agrandie en plan de dessus. Le gyroscope 24 comporte un rotor 32 sensiblement en forme de disque qui comporte une ouverture centrale. Un montant de montage centralement disposé 35 est fixé à la surface plane d'un substrat 20 de manière à lui être perpendiculaire. Le rotor 32 est fixé au montant 35, de manière à pouvoir tourner, au moyen de plusieurs ressorts hélicoïdaux 42A et 42B, qui sont au nombre de deux dans ce mode de réalisation particulier. Chacun des ressorts hélicoïdaux 42A et 42B est fixé à demeure au montant 35 par une extrémité et, par l'autre extrémité, au bord interne du rotor 32. Les ressorts hélicoïdaux 42A et 42B sont destinés à maintenir le rotor 32 dans un plan parallèle à la surface plane du substrat 20, tout en autorisant un mouvement limité d'oscillation, ou de vibration de rotation, autour du montant 35. Plusieurs éléments d'excitation 45A à 45D et 46A à 46D sont répartis autour du bord externe du rotor 32. Chacun des éléments d'excitation 45A à 45D et 46A à 46D comportent de petites plaques (doigts) qui sont disposées au voisinage de plaques semblables 47A à 47D, fixées au rotor 32, et sont interdigitées avec ces dernières. Tous les éléments se trouvent aussi dans le même plan que le rotor 32. Les plaques 45A à 45D sont électriquement connectées, comme les plaques 46A à 46D. Par applications alternées d'impulsions aux plaques 45A-45D et aux plaques 46A à 46D, l'attraction électrostatique entre les plaques 45A à 45D et 47A à 47D et, de la même façon, entre les plaques 46A à 46D et 47A-47D produit une vibration de rotation ou d'oscillation dans le rotor 32. Les éléments d'excitation sont en des positions diamétralement opposées de manière à produire une rotation uniforme autour du montant 35. La fréquence d'oscillation produite est la fréquence de résonance de la structure et son amplitude est commandée. Plusieurs plaques de condensateur 50A, 51A, 52A et 53A sont placées à une certaine distance mutuelle au-dessus de la surface principale supérieure du rotor 32 de façon à former quatre condensateurs avec le rotor 32. Quatre plaques semblablement conformées 50B à 53B sont disposées de la même façon par rapport à la surface inférieure du rotor 32. Les plaques de condensateur 50B à 53B forment quatre condensateurs avec la surface principale opposée du rotor 32. Les condensateurs formés par les plaques de condensateur 50A à 53A et 50B à 53B sont des condensateurs de détection qui sont utilisés pour détecter le mouvement du rotor 32 hors du plan de rotation et pour ramener le rotor 32 dans son plan de rotation et, de ce fait, mesurer la force agissant sur le rotor. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le rotor 32 est entraîné en rotation sur l'axe Z par les éléments 45A à 45D et 46A à 46D. Les plaques de condensateur 50A-50B et 51A-51B sont disposées symétriquement par rapport à l'axe X, et les plaques de condensateur 52A52B et 53A-53B sont disposées symétriquement par rapport à l'axe Y. Tout mouvement rotatif du gyroscope 24 par rapport à l'axe X provoque un déplacement du rotor 32 par rapport à l'axe Y, en raison de l'effet de Coriolis, ou effet gyroscopique, lequel déplacement est détecté par les variations de capacité apparaissant entre les plaques de condensateur 50A, 50B, 51A, 51B et le rotor 32. De la même façon, tout mouvement de rotation du gyroscope 24 par rapport à l'axe Y provoque un déplacement du rotor 32 par rapport à l'axe X, lequel déplacement est détecté par les variations de capacité apparaissant entre les plaques de condensateur 52A, 52B, 53A, 53B et le rotor 32. Sur les figures 3 à 8, sont représentées les opérations de fabrication du gyroscope à vibration de rotation 24. La figure 3 montre un substrat 20 présentant une surface plane, une couche isolante étant disposée sur la surface, par exemple du nitrure de silicium, et les plaques de condensateur 50B et 51B étant sélective- ment déposées sur celle-ci. On forme les plaques de condensateur 50B et 51B en tout matériau conducteur/semiconducteur approprié, par exemple en métal, en silicum polycristallin fortement dopé, ou autre. Des éléments d'écartement 55 sont aussi sélectivement déposés dans le même matériau approprié que les plaques de condensateur. On recouvre ensuite la structure à l'aide d'une couche 56 se gravant facilement, faite d'un matériau généralement appelé matériau sacrificiel, comme on peut le voir sur la figure 4. La couche 56 est formée d'un matériau que l'on peut facilement retirer sans produire aucun effet sensible sur les composants restants, un exemple de ce matériau étant le verre de phosphosilicate (PSG). On grave ensuite sélectivement la couche 56 de facçon à mettre à découvert les éléments d'écartement 55. Comme représenté sur la figure 5, on fait sélectivement déposer une couche de matériau, par exemple du silicium polycristallin, afin de former le montant central 35, les ressorts hélicoïdaux 42A et 42B et le rotor 32. Il faut noter que la couche 55 s'étend au-delà du montant 35 de manière à faire fonction d'écran électrostatique entre les ressorts 42A et 42B et le substrat 20. Le rotor 32 est fortement dopé de façon à être suffisamment conducteur pour former des condensateurs avec les plaques de condensateur supérieure et inférieure. On fait sélectivement déposer une autre couche 58 de matériau sacrificiel au- dessus du silicium polycristallin recouvrant le rotor 32, comme représenté sur la figure 6. La couche 58 est formée du même matériau que la couche 56, de façon qu'on puisse les enlever toutes deux en même temps. Comme représenté sur la figure 7, on fait déposer sélectivement une couche 59, qui est du même matériau que les couches 55, 32, 35, etc., sur la structure. La couche 59 est utilisée pour former les plaques de condensateur supérieures 50A et 51A, comme représenté sur la figure 8. On retire ensuite les couches sacrificielles 56 et 58 par un procédé approprié quelconque, par exemple gravure par plasma ou par voie humide, et le gyroscope 24 est alors achevé. On comprendra naturellement que de nombreux autres procédés de formation du gyroscope 24 peuvent être utilisés et que le procédé présentement décrit n'est qu'un exemple. De plus, on peut utiliser de nombreux autres types de matériaux pour micro-usinage de surface, et les matériaux décrits ne sont qu'un exemple. Il est également possible de réaliser un micro-usinage dans la masse, par exemple sur une structure en silicium, en faisant appel à des techniques de soudage de pastilles pour assembler les plaques supérieure, inférieure et de rotation. La figure 9 représente un schéma simplifié d'un circuit de détection et de commande qui est électriquement lié au gyroscope 24 de la figure 2. Alors que le circuit de détection et de commande est représenté sous la forme d'un circuit séparé et qu'il pourrait, en fait, être intégré sur la puce 22 si cela est souhaitable, on comprendra que, dans ce mode de réalisation particulier, il s'agit simplement d'explications et que les fonctions du circuit sont incorporées dans la MPU 30. Le montant central 35 et le rotor 32 du gyroscope 34 sont désignés sur la figure 9 par le noeud 35 et des signaux de détection et de commande sont appliqués aux plaques de condensateur 50A à 53B par l'intermédiaire des compo- sants logiques représentés. Toute différence de capacité entre les condensateurs que forment les plaques de condensateur 50A et 50B provoque l'apparition d'une charge sur le noeud 35, laquelle est amplifiée, inversée et convertie en une tension par un amplificateur 36. Dans un circuit de verrouillage 39, une tension positive est verrouillée comme niveau haut et une tension négative est verrouillée comme niveau bas. Le signal de sortie du circuit de verrouillage 39 est renvoyé, via des portes logiques, sur des inverseurs, qui appliquent une tension VREF et le potentiel de la terre aux plaques de condensateur 50A et 50B. VREF et le potentiel de la terre sont appliqués aux plaques de condensateur 50A et 50B de façon à créer une force électrostatique dans le quadrant, laquelle est appliquée au rotor 32 de façon à amener et maintenir celui-ci dans sa position centrale. Ainsi, chaque groupe de plaques de condensateur est échantillonné et soumis à une action correctrice dans chaque section, en vue de la centralisation de la position du rotor 32. Par l'intermédiaire de la MPU 30, ou de tout autre circuit intégré logique non représenté, les circuits de verrouillage 39 à 42 sont échantillonnés et les durées moyennes d'excitation au niveau haut et au niveau bas sont comparées sur des durées prolongées. Il faut noter que, grâce à une mesure du domaine temporel (vis-à-vis d'un cristal de la MPU par exemple), on peut réaliser des mesures très précises et, sur des durées prolongées, à l'aide de procédés numériques, on peut mesurer des gammes dynamiques très larges, donnant une mesure précise et un dispositif très sensible. Sur les figures 10 et 11, est représenté un mode de réalisation du gyroscope monolithique à vibration 26. Le substrat 20 comporte un montant de montage 115 formé sur une surface plane de celui-ci et définissant un premier axe, lequel, dans ce mode de réalisation particulier, est l'axe d'entrée. Une masse sismique de forme sensiblement rectangulaire 120 est disposée au-dessus de la surface plane du substrat 20, parallèlement à celle-ci et à une certaine distance. La masse 120 comporte une ouverture centrale 121 et est de plus disposée de façon sensiblement symétrique par rapport au montant 115. Deux bras en porte-à-faux 122 sont chacun respectivement fixés au montant 115, sur ses côtés opposés, par une extrémité, et l'autre extrémité de chaque bras 122 est fixée à la périphérie interne de la masse 120. Les bras 122 définissent un deuxième axe, perpendiculaire au premier axe, qui, dans ce mode de réalisation, est l'axe par rapport auquel le gyroscope 26 est excité, ou mis en vibration. Un troisième axe est défini, qui est perpendiculaire à la fois au premier axe et au deuxième axe, ce troisième axe étant l'axe de sortie. On comprendra naturellement que les bras 122 peuvent être réalisés sous la forme d'une feuille continue, ou bande continue, de matière, comportant des ouvertures appropriées destinées au montage et, ou bien, à la connexion des divers composants. Deux paires de plaques 125 sont placées sur le substrat 20, entre le substrat 20 et la masse 120, une paire étant placée au voisinage de l'extrémité extérieure de chacun des bras 122. Les plaques 125 sont écartées l'une de l'autre, de part et d'autre du deuxième axe, et forment des condensateurs C2 et C4 avec la masse 120 à chaque extrémité du deuxième axe. Des creux 127 ont été gravés dans le substrat 20 sous la masse 120 et servent à augmenter la distance que la masse 120 doit parcourir avant d'entrer en contact avec le substrat 20. Deux paires de plaques 129 sont placées au-dessus de la surface principale supérieure de la masse 120, une paire étant placée au voisinage de l'extrémité extérieure de chacun des bras 122. Les plaques 129 sont écartées l'une de l'autre, de part et d'autre du deuxième axe, de façon à se trouver sensiblement au-dessus des plaques 125, et forment des condensateurs C1 et C3 avec la masse à chaque extrémité du deuxième axe. Les plaques 129 sont formées par exemple (comme représenté sur la figure 3) par dépôt sélectif d'une troisième couche semiconductrice au-dessus de la deuxième couche semiconductrice ou par formation d'un pont de croisement classique. Sur la figure 12, est représenté un schéma simplifié d'un circuit d'excitation comportant les condensateurs C1 à C4. Dans le circuit représenté, les condensateurs C1 et C4 sont connectés de façon à recevoir un signal d'excitation inversé et les condensateurs C2 et C3 sont connectés de façon à recevoir le signal d'excitation directement (c'est-à-dire deux fois inversé pour une temporisation et une mise en tampon). Le signal d'excitation est constitué par des impulsions d'énergie alternées. Puisque les condensateurs C1 à C4 sont connectés de façon que des condensateurs diamétralement opposés possèdent le même signal, la masse 120 vibre, ou oscille (dans ce mode de réalisation, à sa fréquence de résonance naturelle), par rapport au deuxième axe lorsque les impulsions alternémes sont appliquées aux condensateurs. Les condensateurs servent à contrôler l'amplitude de chaque vibration ou oscillation et à maintenir constantes les oscillations. Sur la figure 13, est représenté un schéma simplifié d'un circuit de centrage et de détection comportant les condensateurs C1 à C4. Dans le circuit représenté, les condensateurs C1 et C3 sont connectés de façon à recevoir un signal de centrage et, ou bien, de détection directement (inversé deux fois pour une temporisation et une mise en tampon), et les condensateurs C2 et C4 sont connectés de façon à recevoir un signal de centrage et, ou bien, de détection inversé. Dans ce mode de fonctionnement en boucle fermée, les condensateurs placés au-dessous de la masse 120 sont connectés en parallèle, et les condensa- teurs placés au-dessus de la masse 120 sont connectés en parallèle. Grâce à une telle connexion des condensateurs, la capacité de détection est plus grande et la force de centrage est uniforme. En ce qui concerne le fonctionnement du gyroscope 26, les condensa- teurs Cl à C4 se trouvant à chaque extrémité de la masse 120 fonctionnent en temps partagé suivant les deux modes illustrés sur les figures 7 et 8. Dans le premier mode, les condensateurs C1 à C4 sont connectés comme représenté sur la figure 12 et un mouvement vibratoire, ou oscillant, est imparti à la masse 120 par rapport au deuxième axe, défini par les bras 122. Périodiquement, les condensa- teurs Cl à C4 sont commutés dans le mode de détection. Si le gyroscope 26 tourne par rapport au premier axe, défini par le montant 115, l'effet de Coriolis, ou effet gyroscopique, provoque une vibration de la masse 120 par rapport au troisième axe. Cette vibration conduit à des variations sensiblement égales des capacités Cl, C3 et à des variations sensiblement égales des capacités C2, C4 à chaque extrémité de la masse 120. Ces variations des capacités sont détectées et converties en un signal représentatif de la vitesse de rotation mesurée du gyroscope 26. Un signal d'excitation, qui est produit par la vibration détectée, est alors appliqué au circuit représenté sur la figure 16, sous la forme d'un signal de boucle fermée, afin de pousser la masse 120 vers le centre. La figure 14 est un schéma simplifié montrant un circuit de détection et de commande qui est connecté au gyroscope 26 de la figure 10, et la figure 15 illustre les formes d'onde apparaissant en divers points de celle-ci. Pour la commodité de la description des figures 9 et 10, les condensateurs formés à une extrémité de la masse 120 sont désignés par C1A à C4A et les condensateurs formés sur l'autre extrémité de la masse 120 sont désignés par C1B à C4B. La masse 120, soit la plaque centrale de chacune des paires de condensateur, est désignée par le noeud 215 sur la figure 14, des signaux étant appliqués aux plaques supérieure et inférieure de chacun des condensateurs par l'intermédiaire du circuit logique représenté. A l'instant T = 0 (figure 15), les condensateurs sont commutés dans la configuration de la figure 13, la borne d'entrée 1Pi passe au niveau haut, ce qui amène l'application de la tension VREF aux plaques supérieures des condensa- teurs C1A et C3A et du potentiel de la terre aux plaques inférieures des condensa- teurs C2A et C4A. La plaque centrale, soit le noeud 215, est maintenue à VREF par un amplificateur de potentiel de terre virtuel 216, possédant un gain unité grâce à un commutateur 217 qui se ferme sous l'action d'un signal de niveau bas P3 sur sa borne d'entrée de commande. A l'instant T = 1, P3 est amené au niveau haut et le commutateur 217 s'ouvre, si bien que l'amplificateur 216 devient actif comme amplificateur d'intégration de potentiel de terre virtuel. A l'instant T = 2, la borne d'entrée 1P2 commute du niveau bas au niveau haut, ce qui amène la tension des plaques supérieures des condensateurs C1A et C3A à commuter de VREF au potentiel de la terre et le potentiel des plaques inférieures des condensateurs C2A et C4A à commuter du potentiel de terre à VREF. Toute différence de capacité entre C1A + C3A et C2A + C4A conduit à l'application d'une charge sur le noeud 215, laquelle charge est amplifiée, inversée et convertie en une tension par l'amplificateur 216. A l'instant T = 4, après que les amplificateurs ont eu le temps de se stabiliser, le signal est verrouillé par un circuit de verrouillage 219. Le circuit de verrouillage 219 est un circuit de verrouillage déclenché par un flanc négatif, qui est cadencé par les signaux appliqués à la borne d'entrée 1P2, lequel circuit verrouille les signaux de tension positive comme "niveau haut" et les signaux de tension négative comme "niveau bas". Le signal de sortie du circuit de verrouillage 219 est renvoyé via des portes 210, 211, 212, 213, 214 et 235 aux inverseurs 236, 227, 228, 229, 220 et 221, qui appliquent VREF et le potentiel de la porte aux plaques des condensateurs C1A, C2A, C3A et C4A. Grâce à l'application ci- dessus décrite de VREF et du potentiel de terre, un même potentiel est appliqué aux plaques C1A et C3A et un même potentiel est appliqué aux plaques C2A et C4A, si bien qu'une force électrostatique est produite sur la plaque centrale, c'est- à-dire la masse 120, de manière à attirer et maintenir la masse 120 dans sa position centrale. La force électrostatique est produite sur la masse 120 dans cette section, du temps T = 4 à T = 32 et, de nouveau, de T = 64 à T = 96. La position de la masse 120 est de nouveau échantillonnée dans cette section lorsque T = 128. Aux temps T = 64, 192, etc., les condensateurs C1B + C3B et C2B + C4B sont échantillonnés, et pendant les temps allant de T = 64 à 96 et 128 à 160, la force électrostatique correctrice est produite sur la masse centrale 120 au niveau de l'autre extrémité de la masse 120. Pendant des durées prolongées, pouvant aller jusqu'à une seconde, la durée de la force électrostatique correctrice s'appliquant sur les plaques de condensateur au niveau de l'extrémité A de la masse 120 est comparée avec la force électrostatique correctrice existant sur l'extrémité B de la masse 120. 1l faut noter que ces signaux sont altemrnatifs, car ils sont modulés par la fréquence de vibration de la masse 120, si bien que les signaux doivent être démodulés, puis comparés. Cette comparaison donne la vitesse de rotation. On obtient une sensibi- lité maximale grâce à l'écartement réduit qui existe entre les plaques de détection et à l'écartement optimisé qui existe entre les ensemble de condensateurs. Dans ce mode de réalisation particulier, la mise en oscillation, ou vibration, de la masse 120 par rapport à l'axe X, défini par les bras 122, s'effectue de la manière suivante. Pendant les durées allant de T = 0 à 32, de 64 à 96, de 128 à 160, etc., le signal présent sur la borne d'entrée 3P2, connectée aux portes 222, 223, 224 et 225, est haut. Ce signal haut invalide les signaux venant du circuit de verrouillage 226 commandant ou excitant les plaques de condensateur et, simulta- nément, permet aux signaux venant des circuits de verrouillage 219 et 230 de détecter et de commander la masse 120. Pendant les durées allant de T = 32 à 64, de 96 à 128, etc., les signaux présents sur les bornes d'entrée 1P2 et 2P2 sont hauts, ce qui invalide les signaux venant des circuits de verrouillage 219 et 230 qui sont appliqués aux condensateurs. Ainsi, pendant ces durées, les condensateurs sont excités par le circuit de verrouillage 226. Pendant les durées allant de T = 32 à 64, 96 à 128, etc., la configura- tion commute électroniquement dans celle qui est représentée sur la figure 12, la position angulaire de la masse 120 est détectée au début de chaque cycle par mesure de la différence de capacité entre C1A + C4A + C1B + C4B et C2A + C3A + C2B + C3B. La masse 120 est alors excitée par les forces électro- statiques résultant de l'application des tensions appropriées aux plaques supérieures et inférieures, de manière à mettre la masse en oscillation. Par exemple, une rotation par rapport à l'axe passant par les bras 122 (l'axe X) est détectée. La masse 120 est excitée suivant une direction jusqu'à ce qu'une différence prédéter- minée de capacité soit détectée, après quoi le circuit de verrouillage 219 est déclenché et les tensions d'excitation appliquées à la masse 120 sont inversées, puis la masse 120 est excitée dans le sens opposé jusqu'à ce qu'une capacité prédéterminée soit détectée. Grâce à cette méthode d'excitation, la masse 120 est amenée à osciller ou vibrer par rapport à l'axe X sur la fréquence de résonance naturelle de la structure, avec une amplitude d'oscillation fixe. Par conséquent, la masse 120 est excitée à la résonance, toute force de Coriolis produite par la rotation du gyroscope 26 par rapport à l'axe Z est mesurée, et la masse 120 est maintenue sensiblement dans sa position centrée par multiplexage des signaux d'excitation sur les quatre paires de condensateurs de détection. Les figures 16, 17, 18, 19 et 20 illustrent de manière plus détaillée un mode de réalisation d'un accéléromètre à trois axes 28. Sur la figure 16, on peut voir que l'accéléromètre 28 est formé sur le substrat 20 et comporte une première couche conductrice 154 portée par la surface plane du substrat 20. Une deuxième couche conductrice 156 est portée par un montant centralement disposé 158, lequel est lui-même porté par le substrat 20. La couche 156 se trouve au-dessus de la couche 154, à une certaine distance de celle-ci, et peut se déplacer par rapport à elle, comme cela va maintenant être expliqué. Une troisième couche conductrice est placée de manière fixe par rapport à la couche 156, au-dessus de celle-ci et à une certaine distance, par l'intermédiaire de piliers 162 faisant saillie de la périphérie extérieure de la couche 160 et allant jusqu'au substrat 20. On forme les diverses couches par des techniques bien connues de micro-usinage et en employant des couches sacrificielles, comme ci-dessus expliqué, si bien qu'elles ne seront pas décrites plus complètement. La figure 17 est une vue en plan de dessus de la couche 156, les piliers 162 apparaissant en coupe de manière à montrer leur position relative. La couche 156 est une masse plane sensiblement carrée, qui est fixée au montant de montage central 158 par l'intermédiaire de quatre bras 164. Les bras 164 sont formés d'une partie centrale sinueuse qui autorise une action élastique permettant le déplacement de la couche 156 dans n'importe qu'elle direction par rapport au montant de montage 158. La couche 160 comporte quatre plaques conductrices sensiblement rectangulaires 166 ayant chacune deux coins tronqués de façon à coïncider avec des parties de formes analogues de la couche 156. Chacune des plaques 166 coopère avec la couche 156 pour former un condensateur, respectivement désigné par 167A-167D (voir la figure 19), et des plaques analogues de la couche 154 coopèrent avec la couche 156 pour former des condensateurs 168A à 168D (voir la figure 19). Deux des plaques 166 sont disposées de manière à définir l'axe Y, tandis que les deux plaques 166 restantes sont disposées de manière à définir l'axe X. L'axe Z est défini par les couches 154, 156 et 160 et est perpendiculaire à la surface du substrat 20. Ainsi, trois axes mutuellement perpendiculaires sont définis, et les condensateurs 167A à 167D et 168A à 168D sont placés de manière à détecter l'accélération suivant leur longueur. La figure 18 est une vue fortement agrandie, en plan de dessus, de parties de la couche 156 et des plaques 166 (désignées par commodité par les références 166A et 166B), montrant de manière plus détaillée la manière dont les capacités 167B et 167D varient. Comme une force d'accélération s'exerçant suivant l'axe X provoque un déplacement de la couche 156 dans la direction du haut de la figure 18, une plus grande partie de la plaque 166b s'étend au-dessus de la couche 156, ce qui fait augmenter la capacité 167B. De la même façon, une moins grande quantité de la plaque 166D recouvre la couche 156, ce qui fait diminuer la capacité 166D. De même, les capacités 168B et 168D, se trouvant entre la couche 156 et la couche 154, varient en, respectivement, augmentant et diminuant. Ainsi, les condensateurs 167B, 167D, 168B et 168D sont utilisés dans un circuit électronique de dérivation pour détecter l'accélération suivant l'axe X. De même, les condensateurs 167A, 167C, 168A et 168C servent à détecter l'accélération suivant l'axe Y. La figure 19 montre les condensateurs 167A à 167D et 168A à 168D connectés à un comparateur 169 dans un circuit détecteur typique. Le comparateur 169 compare le signal d'entrée reçu de la part des condensateurs à un signal de référence de manière à déterminer toute variation de capacité. Sur la figure 20, est représenté un circuit de commutation, ou excitation, 175, qui comporte le circuit de détection de la figure 19. Grâce à la détection des variations des diverses capacités, on peut exécuter les fonctions suivantes. FONCTION CONDENSATEURS EXCITES accélération dans la direction X 167A + 168A vs 167C + 168C accélération dans la direction Y 167B + 168B vs 167D + 168D accélération dans la direction Z 167A + 167C vs 168A + 168C auto-test dans la direction Z 167B + 167D ou 168B + 168D accélération de rotation par rapport à l'axe X 167B + 168D vs 167D + 168B accélération de rotation par rapport à l'axe Y 167A + 168C vs 168A + 167C Le circuit de commutation 175 connecte les divers condensateurs suivant l'une quelconque des relations ci-dessus indiquées de façon à faire la mesure voulue, et le comparateur 169 compare le signal d'entrée venant des condensateurs à un signal de référence. De cette manière, on mesure l'accélération suivant trois axes mutuellement perpendiculaires, on peut mesurer l'accélération de rotation par rapport à deux des axes, et on peut vérifier au moins une partie de l'accéléromètre et du circuit associé. Sur la figure 21, est représenté un circuit intégré 180, o le gyroscope à plusieurs axes 24, le gyroscope 26 et l'accéléromètre à trois axes 28, construits selon l'invention, sont formés sur le substrat 20. Sur le substrat 20, est également formé un circuit qui est utilisé avec les gyroscopes et l'accéléromètre pour produire des signaux représentatifs de la rotation par rapport aux trois axes perpendiculaires et de l'accélération suivant les trois axes perpendiculaires. De plus, le circuit comporte tous les composants en boucle fermée qui sont utilisés pour produire la vibration et pour maintenir les parties mobiles des divers dispositifs en une position approximativement centrée. De plus, le circuit comporte une ou plusieurs EPROM ou EEPROM et un circuit permettant de mesurer la température ambiante de la puce, de sorte qu'un étalonnage automatique des diverses fonctions par rapport à la température est exécuté de facçon continue. Dans ce mode de réalisation particulier, le circuit comporte également des circuits qui utilisent les mesures de rotation et d'accélération pour fournir une indication continue de la position du système de guidage inertiel 22. Des circuits pouvant être commodément utilisés dans les buts ci-dessus indiqués sont par exemple le microprocesseur 30, ou autre. Le système de guidage inertiel 22 tout entier pourrait être encapsulé au moyen d'une couche supérieure qui comporterait la couche supérieure de chacun des gyroscopes 24 et 26 et de l'accéléromètre 28. De plus, la couche d'encapsulation pourrait être un deuxième substrat dans la face inférieure de laquelle est gravée une cavité destinée à recevoir les deux gyroscopes et l'accéléromètre, et le circuit, comportant la MPU 30, pourrait être partiellement ou complètement formé sur sa surface. Ainsi, un système de navigation par inertie complet, ou toute sous- partie de celui-ci, formé sur un unique substrat a été décrit. Du fait que les divers composants sont tous formés sur la même puce, la taille globale du système diminue beaucoup et son coût se réduit sensiblement. Du fait que le système tout entier se trouve sur une unique puce, la capacité entre puces diminue fortement, ce qui améliore beaucoup la sensibilité et réduit le bruit et d'autres parasites. Cette intégration a pour autre effet de protéger les structures et les circuits vis-à-vis de décharges électrostatiques pouvant survenir pendant la manipulation, ainsi que vis-à-vis des RFI et EMI. De plus, une capacité moindre signifie que l'énergie d'excitation et l'énergie d'alimentation nécessaires sont moindres. Un avantage supplémentaire est réalisé par l'étalonnage des sensibilités des diverses fonctions vis-à-vis de la température grâce à l'utilisation de dispositifs E/EEPROM dans la MPU possédant leur propre contrôle en température. L'homme de l'art pourra imaginer des variantes et des modifications ne sortant pas du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de guidage inertiel, caractérisé par un appareil gyro- scopique (24, 26) produisant des signaux de sortie gyroscopiques par rapport à trois axes mutuellement perpendiculaires, l'appareil étant formé sur un substrat semiconducteur (20), et un circuit de commande (30) formé sur ce même substrat semiconducteur et électriquement connecté à l'appareil gyroscopique afin de commander l'appareil gyroscopique et de recevoir les signaux de sortie gyroscopiques. 2. Système de guidage inertiel selon la revendication 1, caractérisé en outre par un appareil accélérométrique (28) formé sur le substrat unique (20) et fournissant des signaux de sortie d'accélération qui sont indicatifs de l'accélération suivant trois axes mutuellement perpendiculaires. 3. Système de guidage inertiel selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que l'appareil de commande (30, 175) est électriquement connecté à l'appareil accélérométrique (28) et est formé sur le substrat semiconducteur unique. 4. Système de guidage inertiel selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que l'appareil accélérométrique est un unique accéléromètre à trois axes (28). 5. Système de guidage inertiel selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que les trois axes mutuellement perpendiculaires suivant lesquels l'appareil accélérométrique fournit des signaux de sortie d'accélération sont les mêmes que les trois axes mutuellement perpendiculaires par rapport auxquels l'appareil gyroscopique fournit des signaux de sortie gyroscopiques. 6. Système de guidage inertiel selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que l'appareil gyroscopique comporte un appareil du type gyroscope à vibration de rotation qui est formé sur le substrat et produit des signaux de sortie gyroscopiques suivant trois axes mutuellement perpendiculaires, l'appareil gyroscopique comportant un montant de montage (35) fixé à demeure sur une base (20) et définissant un premier axe, une masse (32) positionnée dans un plan perpendiculaire au montant (35), des ressorts (42A, 42B) fixés par une première extrémité au montant (35) et par l'autre extrémité à la masse (32), et assurant le montage de la masse (32) afin qu'elle puisse effectuer un mouvement rotatif oscillant par rapport au montant (35), un appareil d'excitation de mouvement oscillant (45, 46, 47) monté au voisinage de la masse (32) afin d'amener la masse (32) à se déplacer suivant un mouvement rotatif oscillant par rapport au premier axe, et un appareil de détection (50, 51, 52, 53) qui est placé au voisinage de la masse (32) et qui définit des deuxième et troisième axes mutuellement perpendiculaires l'un à l'autre et au premier axe afin de détecter le mouvement de la masse (32) par rapport au troisième axe en réponse au mouvement du gyroscope par rapport au deuxième axe. 7. Système de guidage inertiel selon la revendication 6, caractérisé en outre en ce que la base comporte un substrat (20) ayant une surface supérieure sensiblement plane, et la masse (32) est une couche sensiblement en forme de disque faite d'un matériau semiconducteur, qui s'étend dans un plan parallèle à la surface supérieure plane du substrat, à une certaine distance de celleci. 8. Système de guidage inertiel selon la revendication 7, caractérisé en outre en ce que l'appareil de détection comporte des premières plaques (50, 51) disposées parallèlement à la masse (32) et au voisinage de celle-ci afin de détecter le mouvement par rapport au troisième axe en réponse au mouvement du gyroscope par rapport au deuxième axe, et des deuxièmes plaques (52, 53) placées parallèlement à la masse (32) et au voisinage de celle-ci afin de détecter le mouvement par rapport au deuxième axe en réponse au mouvement du gyroscope par rapport au troisième axe. 9. Système de guidage inertiel selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que l'appareil accélérométrique (28) comporte un accéléromètre à trois axes (28) formé sur le substrat et comportant plusieurs couches de matériau conducteur définissant sensiblement chacune un plan et étant chacune montée de façon que les plans définis soient parallèles entre eux et séparés d'une certaine distance, une première des couches (154) étant montée de manière fixe, tandis qu'une deuxième couche (156) est montée de facçon à pouvoir effectuer un mouve- ment limité par rapport à la première couche (154), les premières et deuxièmes couches formant une première capacité qui varie en fonction de l'accélération de l'accéléromètre suivant un premier axe (Z) défini par les premières et deuxièmes couches (154, 156), des premières et deuxièmes structures (166) respectivement formées comme une partie des premières et deuxièmes couches et placées en juxtaposition parallèle, les deuxièmes structures (166) étant mobiles avec la deuxième couche et par rapport à la première couche, les premières et deuxièmes structures (166) étant en outre formées de manière à définir des deuxième et troisième axes (X, Y) mutuellement perpendiculaires entre eux et au premier axe (Z), et divers condensateurs (168A à 168D) étant formés entre les premières et deuxièmes structure, dont les capacités varient respectivement en fonction de l'accélération suivant les deuxième et troisième axes. 10. Système de guidage inertiel selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que le circuit de commande comporte un appareil de mesure de température (29) et un circuit (30) couplé à l'appareil gyroscopique (24, 26) et à l'appareil accélérométrique (28) afin de réaliser un étalonnage en température de sensiblement toutes les fonctions de l'appareil gyroscopique et de l'appareil accélérométrique.