ITS/AliITStrackV2.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                Implementation of the ITS track class
  20 //
  21 //          Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  22 //     dEdx analysis by: Boris Batyunya, JINR, Boris.Batiounia@cern.ch
  23 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  24 #include <TMath.h>
  25
  26 #include "AliCluster.h"
  27 #include "AliTracker.h"
  28 #include "AliESDtrack.h"
  29 #include "AliITSReconstructor.h"
  30 #include "AliITStrackV2.h"
  31
  32 const Int_t AliITStrackV2::fgkWARN = 5;
  33
  34 ClassImp(AliITStrackV2)
  35
  36
  37 //____________________________________________________________________________
  38 AliITStrackV2::AliITStrackV2() : AliKalmanTrack(),
  39   fdEdx(0),
  40   fESDtrack(0)
  41 {
  42   for(Int_t i=0; i<2*AliITSgeomTGeo::kNLayers; i++) {fIndex[i]=-1; fModule[i]=-1;}
  43   for(Int_t i=0; i<4; i++) fdEdxSample[i]=0;
  44 }
  45
  46
  47 //____________________________________________________________________________
  48 AliITStrackV2::AliITStrackV2(AliESDtrack& t,Bool_t c) throw (const Char_t *) :
  49   AliKalmanTrack(),
  50   fdEdx(t.GetITSsignal()),
  51   fESDtrack(&t)
  52 {
  53   //------------------------------------------------------------------
  54   // Conversion ESD track -> ITS track.
  55   // If c==kTRUE, create the ITS track out of the constrained params.
  56   //------------------------------------------------------------------
  57   const AliExternalTrackParam *par=&t;
  58   if (c) {
  59     par=t.GetConstrainedParam();
  60     if (!par) throw "AliITStrackV2: conversion failed !\n";
  61   }
  62   Set(par->GetX(),par->GetAlpha(),par->GetParameter(),par->GetCovariance());
  63
  64   //if (!Invariant()) throw "AliITStrackV2: conversion failed !\n";
  65
  66   SetLabel(t.GetLabel());
  67   SetMass(t.GetMass());
  68   SetNumberOfClusters(t.GetITSclusters(fIndex));
  69
  70   if (t.GetStatus()&AliESDtrack::kTIME) {
  71     StartTimeIntegral();
  72     Double_t times[10]; t.GetIntegratedTimes(times); SetIntegratedTimes(times);
  73     SetIntegratedLength(t.GetIntegratedLength());
  74   }
  75
  76   for(Int_t i=0; i<4; i++) fdEdxSample[i]=0;
  77 }
  78
  79 //____________________________________________________________________________
  80 void AliITStrackV2::ResetClusters() {
  81   //------------------------------------------------------------------
  82   // Reset the array of attached clusters.
  83   //------------------------------------------------------------------
  84   for (Int_t i=0; i<2*AliITSgeomTGeo::kNLayers; i++) fIndex[i]=-1;
  85   SetChi2(0.);
  86   SetNumberOfClusters(0);
  87 }
  88
  89 void AliITStrackV2::UpdateESDtrack(ULong_t flags) const {
  90   fESDtrack->UpdateTrackParams(this,flags);
  91   // copy the module indices
  92   for(Int_t i=0;i<12;i++) {
  93     //   printf("     %d\n",GetModuleIndex(i));
  94     fESDtrack->SetITSModuleIndex(i,GetModuleIndex(i));
  95   }
  96 }
  97
  98 //____________________________________________________________________________
  99 AliITStrackV2::AliITStrackV2(const AliITStrackV2& t) :
 100   AliKalmanTrack(t),
 101   fdEdx(t.fdEdx),
 102   fESDtrack(t.fESDtrack)
 103 {
 104   //------------------------------------------------------------------
 105   //Copy constructor
 106   //------------------------------------------------------------------
 107   Int_t i;
 108   for (i=0; i<4; i++) fdEdxSample[i]=t.fdEdxSample[i];
 109   for (i=0; i<2*AliITSgeomTGeo::GetNLayers(); i++) {
 110     fIndex[i]=t.fIndex[i];
 111     fModule[i]=t.fModule[i];
 112   }
 113 }
 114
 115 //_____________________________________________________________________________
 116 Int_t AliITStrackV2::Compare(const TObject *o) const {
 117   //-----------------------------------------------------------------
 118   // This function compares tracks according to the their curvature
 119   //-----------------------------------------------------------------
 120   AliITStrackV2 *t=(AliITStrackV2*)o;
 121   //Double_t co=OneOverPt();
 122   //Double_t c =OneOverPt();
 123   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
 124   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
 125   if (c>co) return 1;
 126   else if (c<co) return -1;
 127   return 0;
 128 }
 129
 130 //____________________________________________________________________________
 131 Bool_t
 132 AliITStrackV2::PropagateToVertex(const AliESDVertex *v,Double_t d,Double_t x0)
 133 {
 134   //------------------------------------------------------------------
 135   //This function propagates a track to the minimal distance from the origin
 136   //------------------------------------------------------------------
 137   Double_t bz=GetBz();
 138   if (PropagateToDCA(v,bz,kVeryBig)) {
 139     Double_t xOverX0,xTimesRho;
 140     xOverX0 = d; xTimesRho = d*x0;
 141     if (CorrectForMeanMaterial(xOverX0,xTimesRho,kTRUE)) return kTRUE;
 142   }
 143   return kFALSE;
 144 }
 145
 146 //____________________________________________________________________________
 147 Bool_t AliITStrackV2::
 148 GetGlobalXYZat(Double_t xloc, Double_t &x, Double_t &y, Double_t &z) const {
 149   //------------------------------------------------------------------
 150   //This function returns a track position in the global system
 151   //------------------------------------------------------------------
 152   Double_t r[3];
 153   Bool_t rc=GetXYZAt(xloc, AliTracker::GetBz(), r);
 154   x=r[0]; y=r[1]; z=r[2];
 155   return rc;
 156 }
 157
 158 //_____________________________________________________________________________
 159 Double_t AliITStrackV2::GetPredictedChi2(const AliCluster *c) const {
 160   //-----------------------------------------------------------------
 161   // This function calculates a predicted chi2 increment.
 162   //-----------------------------------------------------------------
 163   Double_t p[2]={c->GetY(), c->GetZ()};
 164   Double_t cov[3]={c->GetSigmaY2(), 0., c->GetSigmaZ2()};
 165   return AliExternalTrackParam::GetPredictedChi2(p,cov);
 166 }
 167
 168 //____________________________________________________________________________
 169 Bool_t AliITStrackV2::PropagateTo(Double_t xk, Double_t d, Double_t x0) {
 170   //------------------------------------------------------------------
 171   //This function propagates a track
 172   //------------------------------------------------------------------
 173
 174   Double_t oldX=GetX(), oldY=GetY(), oldZ=GetZ();
 175
 176   Double_t bz=GetBz();
 177   if (!AliExternalTrackParam::PropagateTo(xk,bz)) return kFALSE;
 178   Double_t xOverX0,xTimesRho;
 179   xOverX0 = d; xTimesRho = d*x0;
 180   if (!CorrectForMeanMaterial(xOverX0,xTimesRho,kTRUE)) return kFALSE;
 181
 182   Double_t x=GetX(), y=GetY(), z=GetZ();
 183   if (IsStartedTimeIntegral() && x>oldX) {
 184     Double_t l2 = (x-oldX)*(x-oldX) + (y-oldY)*(y-oldY) + (z-oldZ)*(z-oldZ);
 185     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 186   }
 187
 188   return kTRUE;
 189 }
 190
 191 //____________________________________________________________________________
 192 Bool_t AliITStrackV2::PropagateToTGeo(Double_t xToGo, Int_t nstep, Double_t &xOverX0, Double_t &xTimesRho) {
 193   //-------------------------------------------------------------------
 194   //  Propagates the track to a reference plane x=xToGo in n steps.
 195   //  These n steps are only used to take into account the curvature.
 196   //  The material is calculated with TGeo. (L.Gaudichet)
 197   //-------------------------------------------------------------------
 198
 199   Double_t startx = GetX(), starty = GetY(), startz = GetZ();
 200   Double_t sign = (startx<xToGo) ? -1.:1.;
 201   Double_t step = (xToGo-startx)/TMath::Abs(nstep);
 202
 203   Double_t start[3], end[3], mparam[7], bz = GetBz();
 204   Double_t x = startx;
 205
 206   for (Int_t i=0; i<nstep; i++) {
 207
 208     GetXYZ(start);   //starting global position
 209     x += step;
 210     if (!GetXYZAt(x, bz, end)) return kFALSE;
 211     if (!AliExternalTrackParam::PropagateTo(x, bz)) return kFALSE;
 212     AliTracker::MeanMaterialBudget(start, end, mparam);
 213     if (mparam[1]<900000) {
 214       xTimesRho = sign*mparam[4]*mparam[0];
 215       xOverX0   = mparam[1];
 216       if (!AliExternalTrackParam::CorrectForMeanMaterial(xOverX0,
 217                                       xTimesRho,GetMass())) return kFALSE;
 218     }
 219   }
 220
 221   if (IsStartedTimeIntegral() && GetX()>startx) {
 222     Double_t l2 = ( (GetX()-startx)*(GetX()-startx) +
 223                     (GetY()-starty)*(GetY()-starty) +
 224                     (GetZ()-startz)*(GetZ()-startz) );
 225     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 226   }
 227
 228   return kTRUE;
 229 }
 230
 231 //____________________________________________________________________________
 232 Bool_t AliITStrackV2::Update(const AliCluster* c, Double_t chi2, Int_t index)
 233 {
 234   //------------------------------------------------------------------
 235   //This function updates track parameters
 236   //------------------------------------------------------------------
 237   Double_t p[2]={c->GetY(), c->GetZ()};
 238   Double_t cov[3]={c->GetSigmaY2(), 0., c->GetSigmaZ2()};
 239
 240   if (!AliExternalTrackParam::Update(p,cov)) return kFALSE;
 241
 242   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 243   if (!Invariant()) {
 244      if (n>fgkWARN) AliWarning("Wrong invariant !");
 245      return kFALSE;
 246   }
 247
 248   if (chi2<0) return kTRUE;
 249
 250   AliTracker::FillResiduals(this,p,cov,c->GetVolumeId());
 251
 252   fIndex[n]=index;
 253   SetNumberOfClusters(n+1);
 254   SetChi2(GetChi2()+chi2);
 255
 256   return kTRUE;
 257 }
 258
 259 Bool_t AliITStrackV2::Invariant() const {
 260   //------------------------------------------------------------------
 261   // This function is for debugging purpose only
 262   //------------------------------------------------------------------
 263   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 264
 265   // take into account the misalignment error
 266   Float_t maxMisalErrY2=0,maxMisalErrZ2=0;
 267   for (Int_t lay=0; lay<AliITSgeomTGeo::kNLayers; lay++) {
 268     maxMisalErrY2 = TMath::Max(maxMisalErrY2,AliITSReconstructor::GetRecoParam()->GetClusterMisalErrorY(lay));
 269     maxMisalErrZ2 = TMath::Max(maxMisalErrZ2,AliITSReconstructor::GetRecoParam()->GetClusterMisalErrorZ(lay));
 270   }
 271   maxMisalErrY2 *= maxMisalErrY2;
 272   maxMisalErrZ2 *= maxMisalErrZ2;
 273   // this is because when we reset before refitting, we multiply the
 274   // matrix by 10
 275   maxMisalErrY2 *= 10.;
 276   maxMisalErrZ2 *= 10.;
 277
 278   Double_t sP2=GetParameter()[2];
 279   if (TMath::Abs(sP2) >= kAlmost1){
 280      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fP2=%f\n",sP2);
 281      return kFALSE;
 282   }
 283   Double_t sC00=GetCovariance()[0];
 284   if (sC00<=0 || sC00>(9.+maxMisalErrY2)) {
 285      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC00=%f\n",sC00);
 286      return kFALSE;
 287   }
 288   Double_t sC11=GetCovariance()[2];
 289   if (sC11<=0 || sC11>(9.+maxMisalErrZ2)) {
 290      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC11=%f\n",sC11);
 291      return kFALSE;
 292   }
 293   Double_t sC22=GetCovariance()[5];
 294   if (sC22<=0 || sC22>1.) {
 295      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC22=%f\n",sC22);
 296      return kFALSE;
 297   }
 298   Double_t sC33=GetCovariance()[9];
 299   if (sC33<=0 || sC33>1.) {
 300      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC33=%f\n",sC33);
 301      return kFALSE;
 302   }
 303   Double_t sC44=GetCovariance()[14];
 304   if (sC44<=0 /*|| sC44>6e-5*/) {
 305      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC44=%f\n",sC44);
 306      return kFALSE;
 307   }
 308
 309   return kTRUE;
 310 }
 311
 312 //____________________________________________________________________________
 313 Bool_t AliITStrackV2::Propagate(Double_t alp,Double_t xk) {
 314   //------------------------------------------------------------------
 315   //This function propagates a track
 316   //------------------------------------------------------------------
 317   Double_t bz=GetBz();
 318   if (!AliExternalTrackParam::Propagate(alp,xk,bz)) return kFALSE;
 319
 320   if (!Invariant()) {
 321     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 322     if (n>fgkWARN) AliWarning("Wrong invariant !");
 323     return kFALSE;
 324   }
 325
 326   return kTRUE;
 327 }
 328
 329 Bool_t AliITStrackV2::MeanBudgetToPrimVertex(Double_t xyz[3], Double_t step, Double_t &d) const {
 330
 331   //-------------------------------------------------------------------
 332   //  Get the mean material budget between the actual point and the
 333   //  primary vertex. (L.Gaudichet)
 334   //-------------------------------------------------------------------
 335
 336   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha()), sn=TMath::Sin(GetAlpha());
 337   Double_t vertexX = xyz[0]*cs + xyz[1]*sn;
 338
 339   Int_t nstep = Int_t((GetX()-vertexX)/step);
 340   if (nstep<1) nstep = 1;
 341   step = (GetX()-vertexX)/nstep;
 342
 343   //  Double_t mparam[7], densMean=0, radLength=0, length=0;
 344   Double_t mparam[7];
 345   Double_t p1[3], p2[3], x = GetX(), bz = GetBz();
 346   GetXYZ(p1);
 347
 348   d=0.;
 349
 350   for (Int_t i=0; i<nstep; i++) {
 351     x  += step;
 352     if (!GetXYZAt(x, bz, p2)) return kFALSE;
 353     AliTracker::MeanMaterialBudget(p1, p2, mparam);
 354     if (mparam[1]>900000) return kFALSE;
 355     d  += mparam[1];
 356
 357     p1[0] = p2[0];
 358     p1[1] = p2[1];
 359     p1[2] = p2[2];
 360   }
 361
 362   return kTRUE;
 363 }
 364
 365 Bool_t AliITStrackV2::Improve(Double_t x0,Double_t xyz[3],Double_t ers[3]) {
 366   //------------------------------------------------------------------
 367   //This function improves angular track parameters
 368   //------------------------------------------------------------------
 369   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha()), sn=TMath::Sin(GetAlpha());
 370 //Double_t xv = xyz[0]*cs + xyz[1]*sn; // vertex
 371   Double_t yv =-xyz[0]*sn + xyz[1]*cs; // in the
 372   Double_t zv = xyz[2];                // local frame
 373
 374   Double_t dy = Par(0) - yv, dz = Par(1) - zv;
 375   Double_t r2=GetX()*GetX() + dy*dy;
 376   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(GetSigned1Pt()*GetSigned1Pt());
 377   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
 378   x0*=TMath::Sqrt((1.+ GetTgl()*GetTgl())/(1.- GetSnp()*GetSnp()));
 379   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*x0;
 380   //Double_t theta2=1.0259e-6*14*14/28/(beta2*p2)*x0*9.36*2.33;
 381
 382   Double_t cnv=GetBz()*kB2C;
 383   {
 384     Double_t dummy = 4/r2 - GetC()*GetC();
 385     if (dummy < 0) return kFALSE;
 386     Double_t parp = 0.5*(GetC()*GetX() + dy*TMath::Sqrt(dummy));
 387     Double_t sigma2p = theta2*(1.- GetSnp()*GetSnp())*(1. + GetTgl()*GetTgl());
 388     sigma2p += Cov(0)/r2*(1.- dy*dy/r2)*(1.- dy*dy/r2);
 389     sigma2p += ers[1]*ers[1]/r2;
 390     sigma2p += 0.25*Cov(14)*cnv*cnv*GetX()*GetX();
 391     Double_t eps2p=sigma2p/(Cov(5) + sigma2p);
 392     Par(0) += Cov(3)/(Cov(5) + sigma2p)*(parp - GetSnp());
 393     Par(2)  = eps2p*GetSnp() + (1 - eps2p)*parp;
 394     Cov(5) *= eps2p;
 395     Cov(3) *= eps2p;
 396   }
 397   {
 398     Double_t parl=0.5*GetC()*dz/TMath::ASin(0.5*GetC()*TMath::Sqrt(r2));
 399     Double_t sigma2l=theta2;
 400     sigma2l += Cov(2)/r2 + Cov(0)*dy*dy*dz*dz/(r2*r2*r2);
 401     sigma2l += ers[2]*ers[2]/r2;
 402     Double_t eps2l = sigma2l/(Cov(9) + sigma2l);
 403     Par(1) += Cov(7 )/(Cov(9) + sigma2l)*(parl - Par(3));
 404     Par(4) += Cov(13)/(Cov(9) + sigma2l)*(parl - Par(3));
 405     Par(3)  = eps2l*Par(3) + (1-eps2l)*parl;
 406     Cov(9) *= eps2l;
 407     Cov(13)*= eps2l;
 408     Cov(7) *= eps2l;
 409   }
 410   if (!Invariant()) return kFALSE;
 411
 412   return kTRUE;
 413 }
 414
 415 void AliITStrackV2::CookdEdx(Double_t low, Double_t up) {
 416   //-----------------------------------------------------------------
 417   // This function calculates dE/dX within the "low" and "up" cuts.
 418   // Origin: Boris Batyunya, JINR, Boris.Batiounia@cern.ch
 419   //-----------------------------------------------------------------
 420   // The clusters order is: SSD-2, SSD-1, SDD-2, SDD-1, SPD-2, SPD-1
 421
 422   Int_t i;
 423   Int_t nc=0;
 424   for (i=0; i<GetNumberOfClusters(); i++) {
 425     Int_t idx=GetClusterIndex(i);
 426     idx=(idx&0xf0000000)>>28;
 427     if (idx>1) nc++; // Take only SSD and SDD
 428   }
 429
 430   Int_t swap;//stupid sorting
 431   do {
 432     swap=0;
 433     for (i=0; i<nc-1; i++) {
 434       if (fdEdxSample[i]<=fdEdxSample[i+1]) continue;
 435       Float_t tmp=fdEdxSample[i];
 436       fdEdxSample[i]=fdEdxSample[i+1]; fdEdxSample[i+1]=tmp;
 437       swap++;
 438     }
 439   } while (swap);
 440
 441   Int_t nl=Int_t(low*nc), nu=Int_t(up*nc); //b.b. to take two lowest dEdX
 442                                            // values from four ones choose
 443                                            // nu=2
 444   Float_t dedx=0;
 445   for (i=nl; i<nu; i++) dedx += fdEdxSample[i];
 446   if (nu-nl>0) dedx /= (nu-nl);
 447
 448   SetdEdx(dedx);
 449 }
 450
 451 Double_t AliITStrackV2::GetBz() const {
 452   //
 453   // returns Bz component of the magnetic field (kG)
 454   //
 455   if (AliTracker::UniformField()) return AliTracker::GetBz();
 456   Double_t r[3]; GetXYZ(r);
 457   return AliTracker::GetBz(r);
 458 }
 459
 460 //____________________________________________________________________________
 461 Bool_t AliITStrackV2::
 462 GetPhiZat(Double_t r, Double_t &phi, Double_t &z) const {
 463   //------------------------------------------------------------------
 464   // This function returns the global cylindrical (phi,z) of the track
 465   // position estimated at the radius r.
 466   // The track curvature is neglected.
 467   //------------------------------------------------------------------
 468   Double_t d=GetD(0.,0.);
 469   if (TMath::Abs(d) > r) return kFALSE;
 470
 471   Double_t rcurr=TMath::Sqrt(GetX()*GetX() + GetY()*GetY());
 472   if (TMath::Abs(d) > rcurr) return kFALSE;
 473   Double_t phicurr=GetAlpha()+TMath::ASin(GetSnp());
 474
 475   phi=phicurr+TMath::ASin(d/r)-TMath::ASin(d/rcurr);
 476   z=GetZ()+GetTgl()*(TMath::Sqrt((r-d)*(r+d))-TMath::Sqrt((rcurr-d)*(rcurr+d)));
 477   return kTRUE;
 478 }
 479 //____________________________________________________________________________
 480 Bool_t AliITStrackV2::
 481 GetLocalXat(Double_t r,Double_t &xloc) const {
 482   //------------------------------------------------------------------
 483   // This function returns the local x of the track
 484   // position estimated at the radius r.
 485   // The track curvature is neglected.
 486   //------------------------------------------------------------------
 487   Double_t d=GetD(0.,0.);
 488   if (TMath::Abs(d) > r) return kFALSE;
 489
 490   Double_t rcurr=TMath::Sqrt(GetX()*GetX() + GetY()*GetY());
 491   Double_t phicurr=GetAlpha()+TMath::ASin(GetSnp());
 492   Double_t phi=phicurr+TMath::ASin(d/r)-TMath::ASin(d/rcurr);
 493
 494   xloc=r*(TMath::Cos(phi)*TMath::Cos(GetAlpha())
 495          +TMath::Sin(phi)*TMath::Sin(GetAlpha()));
 496
 497   return kTRUE;
 498 }