Abstract Hardware-in-the-loop (HiL) testing is important for developing cyber physical systems (CPS). HiL test cases manipulate hardware, are time-consuming and their behaviors are impacted by the uncertainties in the CPS environment. To mitigate the risks associated with HiL testing, engineers have to ensure that (1) test cases are well-behaved, e.g., they do not damage hardware, and (2) test cases can execute within a time budget. Leveraging the UML profile mechanism, we develop a domain-specific language, HITECS, for HiL test case specification. Using HITECS, we provide uncertainty-aware analysis methods to check the well-behavedness of HiL test cases. In addition, we provide a method to estimate the execution times of HiL test cases before the actual HiL testing. We apply HITECS to an industrial case study from the satellite domain. Our results show that: (1) HITECS helps engineers define more effective assertions to check HiL test cases, compared to the assertions defined without any systematic guidance; (2) HITECS verifies in practical time that HiL test cases are well-behaved; (3) HITECS is able to resolve uncertain parameters of HiL test cases by synthesizing conditions under which test cases are guaranteed to be well-behaved; and (4) HITECS accurately estimates HiL test case execution times.

中文翻译：

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信息物理系统硬件在环测试的不确定性感知规范和分析

摘要 硬件在环 (HiL) 测试对于开发网络物理系统 (CPS) 很重要。HiL 测试用例操作硬件，非常耗时，并且它们的行为受 CPS 环境中的不确定性影响。为了降低与 HiL 测试相关的风险，工程师必须确保 (1) 测试用例表现良好，例如它们不会损坏硬件，以及 (2) 测试用例可以在时间预算内执行。利用 UML 配置文件机制，我们为 HiL 测试用例规范开发了一种特定于领域的语言 HITECS。使用 HITECS，我们提供了不确定性感知分析方法来检查 HiL 测试用例的良好行为。此外，我们提供了一种在实际 HiL 测试之前估计 HiL 测试用例执行时间的方法。我们将 HITECS 应用于卫星领域的工业案例研究。我们的结果表明：（1）与没有任何系统指导定义的断言相比，HITECS 帮助工程师定义更有效的断言来检查 HiL 测试用例；(2) HITECS 在实际时间中验证 HiL 测试用例是否表现良好；(3) HITECS能够通过综合保证测试用例表现良好的条件来解决HiL测试用例的不确定参数；(4) HITECS 准确估计 HiL 测试用例执行时间。(3) HITECS能够通过综合保证测试用例表现良好的条件来解决HiL测试用例的不确定参数；(4) HITECS 准确估计 HiL 测试用例执行时间。(3) HITECS能够通过综合保证测试用例表现良好的条件来解决HiL测试用例的不确定参数；(4) HITECS 准确估计 HiL 测试用例执行时间。