MUON/AliMUONTrack.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 //
  20 // Reconstructed track
  21 // in
  22 // ALICE
  23 // dimuon
  24 // spectrometer
  25 //
  26 ///////////////////////////////////////////////////
  27
  28 #include <stdlib.h> // for exit()
  29
  30 #include <Riostream.h> // for cout
  31 #include <TMath.h>
  32 #include <TMatrixD.h>
  33 #include <TObjArray.h>
  34 #include <TVirtualFitter.h>
  35
  36 #include "AliMUONEventReconstructor.h"
  37 #include "AliMUONHitForRec.h"
  38 #include "AliMUONSegment.h"
  39 #include "AliMUONTrack.h"
  40 #include "AliMUONTrackHit.h"
  41 #include "AliMUONTriggerTrack.h"
  42 #include "AliMUONConstants.h"
  43
  44 // Functions to be minimized with Minuit
  45 void TrackChi2(Int_t &NParam, Double_t *Gradient, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t Flag);
  46 void TrackChi2MCS(Int_t &NParam, Double_t *Gradient, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t Flag);
  47
  48 void mnvertLocal(Double_t* a, Int_t l, Int_t m, Int_t n, Int_t& ifail);
  49
  50 Double_t MultipleScatteringAngle2(AliMUONTrackHit *TrackHit);
  51
  52 ClassImp(AliMUONTrack) // Class implementation in ROOT context
  53
  54 TVirtualFitter* AliMUONTrack::fgFitter = NULL;
  55
  56   //__________________________________________________________________________
  57 AliMUONTrack::AliMUONTrack()
  58   : TObject()
  59 {
  60   // Default constructor
  61   fgFitter = 0;
  62   fEventReconstructor = 0;
  63   fTrackHitsPtr = new TObjArray(10);
  64   fTrackParamAtHit = new TClonesArray("AliMUONTrackParam",10);
  65 }
  66
  67   //__________________________________________________________________________
  68 AliMUONTrack::AliMUONTrack(AliMUONSegment* BegSegment, AliMUONSegment* EndSegment, AliMUONEventReconstructor* EventReconstructor)
  69   : TObject()
  70 {
  71   // Constructor from two Segment's
  72   fEventReconstructor = EventReconstructor; // link back to EventReconstructor
  73   // memory allocation for the TObjArray of pointers to reconstructed TrackHit's
  74   fTrackHitsPtr = new TObjArray(10);
  75   fNTrackHits = 0;
  76   AddSegment(BegSegment); // add hits from BegSegment
  77   AddSegment(EndSegment); // add hits from EndSegment
  78   fTrackHitsPtr->Sort(); // sort TrackHits according to increasing Z
  79   SetTrackParamAtVertex(); // set track parameters at vertex
  80   fTrackParamAtHit = new TClonesArray("AliMUONTrackParam",10);
  81   // set fit conditions...
  82   fFitMCS = 0;
  83   fFitNParam = 3;
  84   fFitStart = 1;
  85   fFitFMin = -1.0;
  86   fMatchTrigger = kFALSE;
  87   fChi2MatchTrigger = 0;
  88   return;
  89 }
  90
  91   //__________________________________________________________________________
  92 AliMUONTrack::AliMUONTrack(AliMUONSegment* Segment, AliMUONHitForRec* HitForRec, AliMUONEventReconstructor* EventReconstructor)
  93   : TObject()
  94 {
  95   // Constructor from one Segment and one HitForRec
  96   fEventReconstructor = EventReconstructor; // link back to EventReconstructor
  97   // memory allocation for the TObjArray of pointers to reconstructed TrackHit's
  98   fTrackHitsPtr = new TObjArray(10);
  99   fNTrackHits = 0;
 100   AddSegment(Segment); // add hits from Segment
 101   AddHitForRec(HitForRec); // add HitForRec
 102   fTrackHitsPtr->Sort(); // sort TrackHits according to increasing Z
 103   SetTrackParamAtVertex(); // set track parameters at vertex
 104   fTrackParamAtHit = new TClonesArray("AliMUONTrackParam",10);
 105   // set fit conditions...
 106   fFitMCS = 0;
 107   fFitNParam = 3;
 108   fFitStart = 1;
 109   fFitFMin = -1.0;
 110   fMatchTrigger = kFALSE;
 111   fChi2MatchTrigger = 0;
 112   return;
 113 }
 114
 115   //__________________________________________________________________________
 116 AliMUONTrack::~AliMUONTrack()
 117 {
 118   // Destructor
 119   if (fTrackHitsPtr) {
 120     delete fTrackHitsPtr; // delete the TObjArray of pointers to TrackHit's
 121     fTrackHitsPtr = NULL;
 122   }
 123
 124   if (fTrackParamAtHit) {
 125     // delete the TClonesArray of pointers to TrackParam
 126     delete fTrackParamAtHit;
 127     fTrackParamAtHit = NULL;
 128   }
 129 }
 130
 131   //__________________________________________________________________________
 132 AliMUONTrack::AliMUONTrack (const AliMUONTrack& theMUONTrack)
 133   :  TObject(theMUONTrack)
 134 {
 135   //fEventReconstructor = new AliMUONEventReconstructor(*MUONTrack.fEventReconstructor);
 136                                // is it right ?
 137                                // NO, because it would use dummy copy constructor
 138                                // and AliMUONTrack is not the owner of its EventReconstructor
 139   fEventReconstructor = theMUONTrack.fEventReconstructor;
 140   fTrackParamAtVertex = theMUONTrack.fTrackParamAtVertex;
 141
 142  // necessary to make a copy of the objects and not only the pointers in TObjArray.
 143   fTrackHitsPtr  =  new TObjArray(10);
 144   for (Int_t index = 0; index < (theMUONTrack.fTrackHitsPtr)->GetEntriesFast(); index++) {
 145     AliMUONTrackHit *trackHit = new AliMUONTrackHit(*(AliMUONTrackHit*)(theMUONTrack.fTrackHitsPtr)->At(index));
 146     fTrackHitsPtr->Add(trackHit);
 147   }
 148
 149   // necessary to make a copy of the objects and not only the pointers in TClonesArray.
 150   fTrackParamAtHit  =  new TClonesArray("AliMUONTrackParam",10);
 151   for (Int_t index = 0; index < (theMUONTrack.fTrackParamAtHit)->GetEntriesFast(); index++) {
 152     {new ((*fTrackParamAtHit)[fTrackParamAtHit->GetEntriesFast()])
 153         AliMUONTrackParam(*(AliMUONTrackParam*)(theMUONTrack.fTrackParamAtHit)->At(index));}
 154   }
 155
 156   fNTrackHits       =  theMUONTrack.fNTrackHits;
 157   fFitMCS           =  theMUONTrack.fFitMCS;
 158   fFitNParam        =  theMUONTrack.fFitNParam;
 159   fFitFMin          =  theMUONTrack.fFitFMin;
 160   fFitStart         =  theMUONTrack.fFitStart;
 161   fMatchTrigger     =  theMUONTrack.fMatchTrigger;
 162   fChi2MatchTrigger =  theMUONTrack.fChi2MatchTrigger;
 163 }
 164
 165   //__________________________________________________________________________
 166 AliMUONTrack & AliMUONTrack::operator=(const AliMUONTrack& theMUONTrack)
 167 {
 168
 169   // check assignement to self
 170   if (this == &theMUONTrack)
 171     return *this;
 172
 173   // base class assignement
 174   TObject::operator=(theMUONTrack);
 175
 176   // fEventReconstructor =  new AliMUONEventReconstructor(*MUONTrack.fEventReconstructor); // is it right ?
 177                                // is it right ? NO because it would use dummy copy constructor
 178   fEventReconstructor =  theMUONTrack.fEventReconstructor;
 179   fTrackParamAtVertex =  theMUONTrack.fTrackParamAtVertex;
 180
 181  // necessary to make a copy of the objects and not only the pointers in TObjArray.
 182   fTrackHitsPtr  =  new TObjArray(10);
 183   for (Int_t index = 0; index < (theMUONTrack.fTrackHitsPtr)->GetEntriesFast(); index++) {
 184     AliMUONTrackHit *trackHit = new AliMUONTrackHit(*(AliMUONTrackHit*)(theMUONTrack.fTrackHitsPtr)->At(index));
 185     fTrackHitsPtr->Add(trackHit);
 186   }
 187
 188   // necessary to make a copy of the objects and not only the pointers in TClonesArray.
 189   fTrackParamAtHit  =  new TClonesArray("AliMUONTrackParam",10);
 190   for (Int_t index = 0; index < (theMUONTrack.fTrackParamAtHit)->GetEntriesFast(); index++) {
 191     {new ((*fTrackParamAtHit)[fTrackParamAtHit->GetEntriesFast()])
 192         AliMUONTrackParam(*(AliMUONTrackParam*)(theMUONTrack.fTrackParamAtHit)->At(index));}
 193   }
 194
 195   fNTrackHits         =  theMUONTrack.fNTrackHits;
 196   fFitMCS             =  theMUONTrack.fFitMCS;
 197   fFitNParam          =  theMUONTrack.fFitNParam;
 198   fFitFMin            =  theMUONTrack.fFitFMin;
 199   fFitStart           =  theMUONTrack.fFitStart;
 200   fMatchTrigger       =  theMUONTrack.fMatchTrigger;
 201   fChi2MatchTrigger   =  theMUONTrack.fChi2MatchTrigger;
 202
 203   return *this;
 204 }
 205
 206   //__________________________________________________________________________
 207 void AliMUONTrack::Remove()
 208 {
 209   // Remove current track from array of tracks,
 210   // and corresponding track hits from array of track hits.
 211   // Compress the TClonesArray it belongs to.
 212   AliMUONTrackHit *nextTrackHit;
 213   AliMUONEventReconstructor *eventRec = this->fEventReconstructor;
 214   TClonesArray *trackHitsPtr = eventRec->GetRecTrackHitsPtr();
 215   // Loop over all track hits of track
 216   AliMUONTrackHit *trackHit = (AliMUONTrackHit*) fTrackHitsPtr->First();
 217   while (trackHit) {
 218     nextTrackHit = (AliMUONTrackHit*) fTrackHitsPtr->After(trackHit);
 219     // Remove TrackHit from event TClonesArray.
 220     // Destructor is called,
 221     // hence links between HitForRec's and TrackHit's are updated
 222     trackHitsPtr->Remove(trackHit);
 223     trackHit = nextTrackHit;
 224   }
 225   // Remove the track from event TClonesArray
 226   // Destructor is called,
 227   // hence space for TObjArray of pointers to TrackHit's is freed
 228   eventRec->GetRecTracksPtr()->Remove(this);
 229   // Number of tracks decreased by 1
 230   eventRec->SetNRecTracks(eventRec->GetNRecTracks() - 1);
 231   // Compress event TClonesArray of Track's:
 232   // this is essential to retrieve the TClonesArray afterwards
 233   eventRec->GetRecTracksPtr()->Compress();
 234   // Compress event TClonesArray of TrackHit's:
 235   // this is probably also essential to retrieve the TClonesArray afterwards
 236   trackHitsPtr->Compress();
 237 }
 238
 239   //__________________________________________________________________________
 240 void AliMUONTrack::SetFitMCS(Int_t FitMCS)
 241 {
 242   // Set multiple Coulomb scattering option for track fit "fFitMCS"
 243   // from "FitMCS" argument: 0 without, 1 with
 244   if ((FitMCS == 0) || (FitMCS == 1)) fFitMCS = FitMCS;
 245   // better implementation with enum(with, without) ????
 246   else {
 247     cout << "ERROR in AliMUONTrack::SetFitMCS(FitMCS)" << endl;
 248     cout << "FitMCS = " << FitMCS << " is neither 0 nor 1" << endl;
 249     exit(0);
 250   }
 251   return;
 252 }
 253
 254   //__________________________________________________________________________
 255 void AliMUONTrack::SetFitNParam(Int_t FitNParam)
 256 {
 257   // Set number of parameters for track fit "fFitNParam" from "FitNParam":
 258   // 3 for momentum, 5 for momentum and position
 259   if ((FitNParam == 3) || (FitNParam == 5)) fFitNParam = FitNParam;
 260   else {
 261     cout << "ERROR in AliMUONTrack::SetFitNParam(FitNParam)" << endl;
 262     cout << "FitNParam = " << FitNParam << " is neither 3 nor 5" << endl;
 263     exit(0);
 264   }
 265   return;
 266 }
 267
 268   //__________________________________________________________________________
 269 void AliMUONTrack::SetFitStart(Int_t FitStart)
 270 {
 271   // Set multiple Coulomb scattering option for track fit "fFitStart"
 272   // from "FitStart" argument: 0 without, 1 with
 273   if ((FitStart == 0) || (FitStart == 1)) fFitStart = FitStart;
 274   // better implementation with enum(vertex, firstHit) ????
 275   else {
 276     cout << "ERROR in AliMUONTrack::SetFitStart(FitStart)" << endl;
 277     cout << "FitStart = " << FitStart << " is neither 0 nor 1" << endl;
 278     exit(0);
 279   }
 280   return;
 281 }
 282
 283   //__________________________________________________________________________
 284 AliMUONTrackParam* AliMUONTrack::GetTrackParamAtFirstHit(void) const {
 285   // Get pointer to TrackParamAtFirstHit
 286   return ((AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->First()))->GetTrackParam();}
 287
 288   //__________________________________________________________________________
 289 void AliMUONTrack::RecursiveDump(void) const
 290 {
 291   // Recursive dump of AliMUONTrack, i.e. with dump of TrackHit's and HitForRec's
 292   AliMUONTrackHit *trackHit;
 293   AliMUONHitForRec *hitForRec;
 294   cout << "Recursive dump of Track: " << this << endl;
 295   // Track
 296   this->Dump();
 297   for (Int_t trackHitIndex = 0; trackHitIndex < fNTrackHits; trackHitIndex++) {
 298     trackHit = (AliMUONTrackHit*) ((*fTrackHitsPtr)[trackHitIndex]);
 299     // TrackHit
 300     cout << "TrackHit: " << trackHit << " (index: " << trackHitIndex << ")" << endl;
 301     trackHit->Dump();
 302     hitForRec = trackHit->GetHitForRecPtr();
 303     // HitForRec
 304     cout << "HitForRec: " << hitForRec << endl;
 305     hitForRec->Dump();
 306   }
 307   return;
 308 }
 309
 310   //__________________________________________________________________________
 311 Int_t AliMUONTrack::HitsInCommon(AliMUONTrack* Track) const
 312 {
 313   // Returns the number of hits in common
 314   // between the current track ("this")
 315   // and the track pointed to by "Track".
 316   Int_t hitsInCommon = 0;
 317   AliMUONTrackHit *trackHit1, *trackHit2;
 318   // Loop over hits of first track
 319   trackHit1 = (AliMUONTrackHit*) this->GetTrackHitsPtr()->First();
 320   while (trackHit1) {
 321     // Loop over hits of second track
 322     trackHit2 = (AliMUONTrackHit*) Track->GetTrackHitsPtr()->First();
 323     while (trackHit2) {
 324       // Increment "hitsInCommon" if both TrackHits point to the same HitForRec
 325       if ( (trackHit1->GetHitForRecPtr()) ==
 326            (trackHit2->GetHitForRecPtr())    ) hitsInCommon++;
 327       trackHit2 = (AliMUONTrackHit*) Track->GetTrackHitsPtr()->After(trackHit2);
 328     } // trackHit2
 329     trackHit1 = (AliMUONTrackHit*) this->GetTrackHitsPtr()->After(trackHit1);
 330   } // trackHit1
 331   return hitsInCommon;
 332 }
 333
 334   //__________________________________________________________________________
 335 void AliMUONTrack::MatchTriggerTrack(TClonesArray *triggerTrackArray)
 336 {
 337   // Match this track with one trigger track if possible
 338   AliMUONTrackParam trackParam;
 339   AliMUONTriggerTrack *triggerTrack;
 340   Double_t xTrack, yTrack, ySlopeTrack, dTrigTrackMin2, dTrigTrack2;
 341   Double_t nSigmaCut2;
 342
 343   Double_t distSigma[3]={1,1,0.02}; // sigma of distributions (trigger-track) X,Y,slopeY
 344   Double_t distTriggerTrack[3] = {0,0,0};
 345
 346   fMatchTrigger = kFALSE;
 347   fChi2MatchTrigger = 0;
 348
 349   trackParam = *((AliMUONTrackParam*) fTrackParamAtHit->Last());
 350   trackParam.ExtrapToZ(AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10)); // extrap to 1st trigger chamber
 351
 352   nSigmaCut2 =  fEventReconstructor->GetMaxSigma2Distance(); // nb of sigma**2 for cut
 353   xTrack = trackParam.GetNonBendingCoor();
 354   yTrack = trackParam.GetBendingCoor();
 355   ySlopeTrack = trackParam.GetBendingSlope();
 356   dTrigTrackMin2 = 999;
 357
 358   triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) triggerTrackArray->First();
 359   while(triggerTrack){
 360     distTriggerTrack[0] = (triggerTrack->GetX11()-xTrack)/distSigma[0];
 361     distTriggerTrack[1] = (triggerTrack->GetY11()-yTrack)/distSigma[1];
 362     distTriggerTrack[2] = (TMath::Tan(triggerTrack->GetThetay())-ySlopeTrack)/distSigma[2];
 363     dTrigTrack2 = 0;
 364     for (Int_t iVar = 0; iVar < 3; iVar++)
 365       dTrigTrack2 += distTriggerTrack[iVar]*distTriggerTrack[iVar];
 366     if (dTrigTrack2 < dTrigTrackMin2 && dTrigTrack2 < nSigmaCut2) {
 367       dTrigTrackMin2 = dTrigTrack2;
 368       fMatchTrigger = kTRUE;
 369       fChi2MatchTrigger =  dTrigTrack2/3.; // Normalized Chi2, 3 variables (X,Y,slopeY)
 370     }
 371     triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) triggerTrackArray->After(triggerTrack);
 372   }
 373
 374 }
 375   //__________________________________________________________________________
 376 void AliMUONTrack::Fit()
 377 {
 378   // Fit the current track ("this"),
 379   // with or without multiple Coulomb scattering according to "fFitMCS",
 380   // with the number of parameters given by "fFitNParam"
 381   // (3 if one keeps X and Y fixed in "TrackParam", 5 if one lets them vary),
 382   // starting, according to "fFitStart",
 383   // with track parameters at vertex or at the first TrackHit.
 384   // "fFitMCS", "fFitNParam" and "fFitStart" have to be set before
 385   // by calling the corresponding Set methods.
 386   Double_t arg[1], benC, errorParam, invBenP, lower, nonBenC, upper, x, y;
 387   char parName[50];
 388   AliMUONTrackParam *trackParam;
 389   // Check if Minuit is initialized...
 390   fgFitter = TVirtualFitter::Fitter(this); // add 3 or 5 for the maximum number of parameters ???
 391   fgFitter->Clear(); // necessary ???? probably yes
 392   // how to reset the printout number at every fit ????
 393   // is there any risk to leave it like that ????
 394   // how to go faster ???? choice of Minuit parameters like EDM ????
 395   // choice of function to be minimized according to fFitMCS
 396   if (fFitMCS == 0) fgFitter->SetFCN(TrackChi2);
 397   else fgFitter->SetFCN(TrackChi2MCS);
 398   // Switch off printout
 399   arg[0] = -1;
 400   fgFitter->ExecuteCommand("SET PRINT", arg, 1); // More printing !!!!
 401   // No warnings
 402   fgFitter->ExecuteCommand("SET NOW", arg, 0);
 403   // Parameters according to "fFitStart"
 404   // (should be a function to be used at every place where needed ????)
 405   if (fFitStart == 0) trackParam = &fTrackParamAtVertex;
 406   else trackParam = this->GetTrackParamAtFirstHit();
 407   // set first 3 Minuit parameters
 408   // could be tried with no limits for the search (min=max=0) ????
 409   fgFitter->SetParameter(0, "InvBenP",
 410                          trackParam->GetInverseBendingMomentum(),
 411                          0.003, -0.4, 0.4);
 412   fgFitter->SetParameter(1, "BenS",
 413                          trackParam->GetBendingSlope(),
 414                          0.001, -0.5, 0.5);
 415   fgFitter->SetParameter(2, "NonBenS",
 416                          trackParam->GetNonBendingSlope(),
 417                          0.001, -0.5, 0.5);
 418   if (fFitNParam == 5) {
 419     // set last 2 Minuit parameters
 420     // mandatory limits in Bending to avoid NaN values of parameters
 421     fgFitter->SetParameter(3, "X",
 422                            trackParam->GetNonBendingCoor(),
 423                            0.03, -500.0, 500.0);
 424     // mandatory limits in non Bending to avoid NaN values of parameters
 425     fgFitter->SetParameter(4, "Y",
 426                            trackParam->GetBendingCoor(),
 427                            0.10, -500.0, 500.0);
 428   }
 429   // search without gradient calculation in the function
 430   fgFitter->ExecuteCommand("SET NOGRADIENT", arg, 0);
 431   // minimization
 432   fgFitter->ExecuteCommand("MINIMIZE", arg, 0);
 433   // exit from Minuit
 434   //  fgFitter->ExecuteCommand("EXIT", arg, 0); // necessary ????
 435   // get results into "invBenP", "benC", "nonBenC" ("x", "y")
 436   fgFitter->GetParameter(0, parName, invBenP, errorParam, lower, upper);
 437   fgFitter->GetParameter(1, parName, benC, errorParam, lower, upper);
 438   fgFitter->GetParameter(2, parName, nonBenC, errorParam, lower, upper);
 439   if (fFitNParam == 5) {
 440     fgFitter->GetParameter(3, parName, x, errorParam, lower, upper);
 441     fgFitter->GetParameter(4, parName, y, errorParam, lower, upper);
 442   }
 443   // result of the fit into track parameters
 444   trackParam->SetInverseBendingMomentum(invBenP);
 445   trackParam->SetBendingSlope(benC);
 446   trackParam->SetNonBendingSlope(nonBenC);
 447   if (fFitNParam == 5) {
 448     trackParam->SetNonBendingCoor(x);
 449     trackParam->SetBendingCoor(y);
 450   }
 451   // global result of the fit
 452   Double_t fedm, errdef;
 453   Int_t npari, nparx;
 454   fgFitter->GetStats(fFitFMin, fedm, errdef, npari, nparx);
 455 }
 456
 457   //__________________________________________________________________________
 458 void AliMUONTrack::AddSegment(AliMUONSegment* Segment)
 459 {
 460   // Add Segment to the track
 461   AddHitForRec(Segment->GetHitForRec1()); // 1st hit
 462   AddHitForRec(Segment->GetHitForRec2()); // 2nd hit
 463 }
 464
 465   //__________________________________________________________________________
 466 void AliMUONTrack::AddHitForRec(AliMUONHitForRec* HitForRec)
 467 {
 468   // Add HitForRec to the track:
 469   // actual TrackHit into TClonesArray of TrackHit's for the event;
 470   // pointer to actual TrackHit in TObjArray of pointers to TrackHit's for the track
 471   TClonesArray *recTrackHitsPtr = this->fEventReconstructor->GetRecTrackHitsPtr();
 472   Int_t eventTrackHits = this->fEventReconstructor->GetNRecTrackHits();
 473   // event
 474   AliMUONTrackHit* trackHit =
 475     new ((*recTrackHitsPtr)[eventTrackHits]) AliMUONTrackHit(HitForRec);
 476   this->fEventReconstructor->SetNRecTrackHits(eventTrackHits + 1);
 477   // track
 478   fTrackHitsPtr->Add(trackHit);
 479   fNTrackHits++;
 480 }
 481
 482   //__________________________________________________________________________
 483 void AliMUONTrack::SetTrackParamAtHit(Int_t indexHit, AliMUONTrackParam *TrackParam) const
 484 {
 485   // Set track parameters at TrackHit with index "indexHit"
 486   // from the track parameters pointed to by "TrackParam".
 487   //PH  AliMUONTrackHit* trackHit = (AliMUONTrackHit*) ((*fTrackHitsPtr)[indexHit]);
 488   AliMUONTrackHit* trackHit = (AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->At(indexHit));
 489   trackHit->SetTrackParam(TrackParam);
 490 }
 491
 492   //__________________________________________________________________________
 493 void AliMUONTrack::SetTrackParamAtVertex()
 494 {
 495   // Set track parameters at vertex.
 496   // TrackHit's are assumed to be only in stations(1..) 4 and 5,
 497   // and sorted according to increasing Z..
 498   // Parameters are calculated from information in HitForRec's
 499   // of first and last TrackHit's.
 500   AliMUONTrackParam *trackParam =
 501     &fTrackParamAtVertex; // pointer to track parameters
 502   // Pointer to HitForRec of first TrackHit
 503   AliMUONHitForRec *firstHit =
 504     ((AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->First()))->GetHitForRecPtr();
 505   // Pointer to HitForRec of last TrackHit
 506   AliMUONHitForRec *lastHit =
 507     ((AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->Last()))->GetHitForRecPtr();
 508   // Z difference between first and last hits
 509   Double_t deltaZ = firstHit->GetZ() - lastHit->GetZ();
 510   // bending slope in stations(1..) 4 and 5
 511   Double_t bendingSlope =
 512     (firstHit->GetBendingCoor() - lastHit->GetBendingCoor()) / deltaZ;
 513   trackParam->SetBendingSlope(bendingSlope);
 514   // impact parameter
 515   Double_t impactParam =
 516     firstHit->GetBendingCoor() - bendingSlope * firstHit->GetZ(); // same if from firstHit and  lastHit ????
 517   // signed bending momentum
 518   Double_t signedBendingMomentum =
 519     fEventReconstructor->GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam);
 520   trackParam->SetInverseBendingMomentum(1.0 / signedBendingMomentum);
 521   // bending slope at vertex
 522   trackParam->
 523     SetBendingSlope(bendingSlope +
 524                     impactParam / fEventReconstructor->GetSimpleBPosition());
 525   // non bending slope
 526   Double_t nonBendingSlope =
 527     (firstHit->GetNonBendingCoor() - lastHit->GetNonBendingCoor()) / deltaZ;
 528   trackParam->SetNonBendingSlope(nonBendingSlope);
 529   // vertex coordinates at (0,0,0)
 530   trackParam->SetZ(0.0);
 531   trackParam->SetBendingCoor(0.0);
 532   trackParam->SetNonBendingCoor(0.0);
 533 }
 534
 535   //__________________________________________________________________________
 536 void TrackChi2(Int_t &NParam, Double_t * /*Gradient*/, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t /*Flag*/)
 537 {
 538   // Return the "Chi2" to be minimized with Minuit for track fitting,
 539   // with "NParam" parameters
 540   // and their current values in array pointed to by "Param".
 541   // Assumes that the track hits are sorted according to increasing Z.
 542   // Track parameters at each TrackHit are updated accordingly.
 543   // Multiple Coulomb scattering is not taken into account
 544   AliMUONTrack *trackBeingFitted;
 545   AliMUONTrackHit* hit;
 546   AliMUONTrackParam param1;
 547   Int_t hitNumber;
 548   Double_t zHit;
 549   Chi2 = 0.0; // initialize Chi2
 550   // copy of track parameters to be fitted
 551   trackBeingFitted = (AliMUONTrack*) AliMUONTrack::Fitter()->GetObjectFit();
 552   if (trackBeingFitted->GetFitStart() == 0)
 553     param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtVertex());
 554   else param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtFirstHit());
 555   // Minuit parameters to be fitted into this copy
 556   param1.SetInverseBendingMomentum(Param[0]);
 557   param1.SetBendingSlope(Param[1]);
 558   param1.SetNonBendingSlope(Param[2]);
 559   if (NParam == 5) {
 560     param1.SetNonBendingCoor(Param[3]);
 561     param1.SetBendingCoor(Param[4]);
 562   }
 563   // Follow track through all planes of track hits
 564   for (hitNumber = 0; hitNumber < trackBeingFitted->GetNTrackHits(); hitNumber++) {
 565     hit = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber];
 566     zHit = hit->GetHitForRecPtr()->GetZ();
 567     // do something special if 2 hits with same Z ????
 568     // security against infinite loop ????
 569     (&param1)->ExtrapToZ(zHit); // extrapolation
 570     hit->SetTrackParam(&param1);
 571     // Increment Chi2
 572     // done hit per hit, with hit resolution,
 573     // and not with point and angle like in "reco_muon.F" !!!!
 574     // Needs to add multiple scattering contribution ????
 575     Double_t dX =
 576       hit->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor() - (&param1)->GetNonBendingCoor();
 577     Double_t dY =
 578       hit->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor() - (&param1)->GetBendingCoor();
 579     Chi2 =
 580       Chi2 +
 581       dX * dX / hit->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingReso2() +
 582       dY * dY / hit->GetHitForRecPtr()->GetBendingReso2();
 583   }
 584 }
 585
 586   //__________________________________________________________________________
 587 void TrackChi2MCS(Int_t &NParam, Double_t * /*Gradient*/, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t /*Flag*/)
 588 {
 589   // Return the "Chi2" to be minimized with Minuit for track fitting,
 590   // with "NParam" parameters
 591   // and their current values in array pointed to by "Param".
 592   // Assumes that the track hits are sorted according to increasing Z.
 593   // Track parameters at each TrackHit are updated accordingly.
 594   // Multiple Coulomb scattering is taken into account with covariance matrix.
 595   AliMUONTrack *trackBeingFitted;
 596   AliMUONTrackParam param1;
 597   Chi2 = 0.0; // initialize Chi2
 598   // copy of track parameters to be fitted
 599   trackBeingFitted = (AliMUONTrack*) AliMUONTrack::Fitter()->GetObjectFit();
 600   if (trackBeingFitted->GetFitStart() == 0)
 601     param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtVertex());
 602   else param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtFirstHit());
 603   // Minuit parameters to be fitted into this copy
 604   param1.SetInverseBendingMomentum(Param[0]);
 605   param1.SetBendingSlope(Param[1]);
 606   param1.SetNonBendingSlope(Param[2]);
 607   if (NParam == 5) {
 608     param1.SetNonBendingCoor(Param[3]);
 609     param1.SetBendingCoor(Param[4]);
 610   }
 611
 612   AliMUONTrackHit *hit;
 613   Int_t chCurrent, chPrev = 0, hitNumber, hitNumber1, hitNumber2, hitNumber3;
 614   Double_t z, z1, z2, z3;
 615   AliMUONTrackHit *hit1, *hit2, *hit3;
 616   Double_t hbc1, hbc2, pbc1, pbc2;
 617   Double_t hnbc1, hnbc2, pnbc1, pnbc2;
 618   Int_t numberOfHit = trackBeingFitted->GetNTrackHits();
 619   TMatrixD *covBending = new TMatrixD(numberOfHit, numberOfHit);
 620   TMatrixD *covNonBending = new TMatrixD(numberOfHit, numberOfHit);
 621   Double_t *msa2 = new Double_t[numberOfHit];
 622
 623   // Predicted coordinates and  multiple scattering angles are first calculated
 624   for (hitNumber = 0; hitNumber < numberOfHit; hitNumber++) {
 625     hit = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber];
 626     z = hit->GetHitForRecPtr()->GetZ();
 627     // do something special if 2 hits with same Z ????
 628     // security against infinite loop ????
 629     (&param1)->ExtrapToZ(z); // extrapolation
 630     hit->SetTrackParam(&param1);
 631     // square of multiple scattering angle at current hit, with one chamber
 632     msa2[hitNumber] = MultipleScatteringAngle2(hit);
 633     // correction for eventual missing hits or multiple hits in a chamber,
 634     // according to the number of chambers
 635     // between the current hit and the previous one
 636     chCurrent = hit->GetHitForRecPtr()->GetChamberNumber();
 637     if (hitNumber > 0) msa2[hitNumber] = msa2[hitNumber] * (chCurrent - chPrev);
 638     chPrev = chCurrent;
 639   }
 640
 641   // Calculates the covariance matrix
 642   for (hitNumber1 = 0; hitNumber1 < numberOfHit; hitNumber1++) {
 643     hit1 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber1];
 644     z1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetZ();
 645     for (hitNumber2 = hitNumber1; hitNumber2 < numberOfHit; hitNumber2++) {
 646       hit2 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber2];
 647       z2 = hit2->GetHitForRecPtr()->GetZ();
 648       // initialization to 0 (diagonal plus upper triangular part)
 649       (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) = 0.0;
 650       // contribution from multiple scattering in bending plane:
 651       // loop over upstream hits
 652       for (hitNumber3 = 0; hitNumber3 < hitNumber1; hitNumber3++) {
 653         hit3 = (AliMUONTrackHit*)
 654           (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber3];
 655         z3 = hit3->GetHitForRecPtr()->GetZ();
 656         (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
 657           (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) +
 658           ((z1 - z3) * (z2 - z3) * msa2[hitNumber3]);
 659       }
 660       // equal contribution from multiple scattering in non bending plane
 661       (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
 662         (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1);
 663       if (hitNumber1 == hitNumber2) {
 664         // Diagonal elements: add contribution from position measurements
 665         // in bending plane
 666         (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
 667           (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) +
 668           hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingReso2();
 669         // and in non bending plane
 670         (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
 671           (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) +
 672           hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingReso2();
 673       }
 674       else {
 675         // Non diagonal elements: symmetrization
 676         // for bending plane
 677         (*covBending)(hitNumber1, hitNumber2) =
 678           (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1);
 679         // and non bending plane
 680         (*covNonBending)(hitNumber1, hitNumber2) =
 681           (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1);
 682       }
 683     } // for (hitNumber2 = hitNumber1;...
 684   } // for (hitNumber1 = 0;...
 685
 686   // Inversion of covariance matrices
 687   // with "mnvertLocal", local "mnvert" function of Minuit.
 688   // One cannot use directly "mnvert" since "TVirtualFitter" does not know it.
 689   // One will have to replace this local function by the right inversion function
 690   // from a specialized Root package for symmetric positive definite matrices,
 691   // when available!!!!
 692   Int_t ifailBending;
 693   mnvertLocal(&((*covBending)(0,0)), numberOfHit, numberOfHit, numberOfHit,
 694               ifailBending);
 695   Int_t ifailNonBending;
 696   mnvertLocal(&((*covNonBending)(0,0)), numberOfHit, numberOfHit, numberOfHit,
 697               ifailNonBending);
 698
 699   // It would be worth trying to calculate the inverse of the covariance matrix
 700   // only once per fit, since it cannot change much in principle,
 701   // and it would save a lot of computing time !!!!
 702
 703   // Calculates Chi2
 704   if ((ifailBending == 0) && (ifailNonBending == 0)) {
 705     // with Multiple Scattering if inversion correct
 706     for (hitNumber1 = 0; hitNumber1 < numberOfHit ; hitNumber1++) {
 707       hit1 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber1];
 708       hbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor();
 709       pbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetBendingCoor();
 710       hnbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor();
 711       pnbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetNonBendingCoor();
 712       for (hitNumber2 = 0; hitNumber2 < numberOfHit; hitNumber2++) {
 713         hit2 = (AliMUONTrackHit*)
 714           (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber2];
 715         hbc2 = hit2->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor();
 716         pbc2 = hit2->GetTrackParam()->GetBendingCoor();
 717         hnbc2 = hit2->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor();
 718         pnbc2 = hit2->GetTrackParam()->GetNonBendingCoor();
 719         Chi2 = Chi2 +
 720           ((*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) *
 721            (hbc1 - pbc1) * (hbc2 - pbc2)) +
 722           ((*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) *
 723            (hnbc1 - pnbc1) * (hnbc2 - pnbc2));
 724       }
 725     }
 726   } else {
 727     // without Multiple Scattering if inversion impossible
 728     for (hitNumber1 = 0; hitNumber1 < numberOfHit ; hitNumber1++) {
 729       hit1 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber1];
 730       hbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor();
 731       pbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetBendingCoor();
 732       hnbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor();
 733       pnbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetNonBendingCoor();
 734       Chi2 = Chi2 +
 735         ((hbc1 - pbc1) * (hbc1 - pbc1) /
 736          hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingReso2()) +
 737         ((hnbc1 - pnbc1) * (hnbc1 - pnbc1) /
 738          hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingReso2());
 739     }
 740   }
 741
 742   delete covBending;
 743   delete covNonBending;
 744   delete [] msa2;
 745 }
 746
 747 Double_t MultipleScatteringAngle2(AliMUONTrackHit *TrackHit)
 748 {
 749   // Returns square of multiple Coulomb scattering angle
 750   // at TrackHit pointed to by "TrackHit"
 751   Double_t slopeBending, slopeNonBending, radiationLength, inverseBendingMomentum2, inverseTotalMomentum2;
 752   Double_t varMultipleScatteringAngle;
 753   AliMUONTrack *trackBeingFitted = (AliMUONTrack*) AliMUONTrack::Fitter()->GetObjectFit();
 754   AliMUONTrackParam *param = TrackHit->GetTrackParam();
 755   // Better implementation in AliMUONTrack class ????
 756   slopeBending = param->GetBendingSlope();
 757   slopeNonBending = param->GetNonBendingSlope();
 758   // thickness in radiation length for the current track,
 759   // taking local angle into account
 760   radiationLength =
 761     trackBeingFitted->GetEventReconstructor()->GetChamberThicknessInX0() *
 762     TMath::Sqrt(1.0 +
 763                 slopeBending * slopeBending + slopeNonBending * slopeNonBending);
 764   inverseBendingMomentum2 =
 765     param->GetInverseBendingMomentum() * param->GetInverseBendingMomentum();
 766   inverseTotalMomentum2 =
 767     inverseBendingMomentum2 * (1.0 + slopeBending * slopeBending) /
 768     (1.0 + slopeBending *slopeBending + slopeNonBending * slopeNonBending);
 769   varMultipleScatteringAngle = 0.0136 * (1.0 + 0.038 * TMath::Log(radiationLength));
 770   // The velocity is assumed to be 1 !!!!
 771   varMultipleScatteringAngle = inverseTotalMomentum2 * radiationLength *
 772     varMultipleScatteringAngle * varMultipleScatteringAngle;
 773   return varMultipleScatteringAngle;
 774 }
 775
 776 //______________________________________________________________________________
 777  void mnvertLocal(Double_t *a, Int_t l, Int_t, Int_t n, Int_t &ifail)
 778 {
 779 //*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*Inverts a symmetric matrix*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*
 780 //*-*                    ==========================
 781 //*-*        inverts a symmetric matrix.   matrix is first scaled to
 782 //*-*        have all ones on the diagonal (equivalent to change of units)
 783 //*-*        but no pivoting is done since matrix is positive-definite.
 784 //*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*
 785
 786   // taken from TMinuit package of Root (l>=n)
 787   // fVERTs, fVERTq and fVERTpp changed to localVERTs, localVERTq and localVERTpp
 788   //  Double_t localVERTs[n], localVERTq[n], localVERTpp[n];
 789   Double_t * localVERTs = new Double_t[n];
 790   Double_t * localVERTq = new Double_t[n];
 791   Double_t * localVERTpp = new Double_t[n];
 792   // fMaxint changed to localMaxint
 793   Int_t localMaxint = n;
 794
 795     /* System generated locals */
 796     Int_t aOffset;
 797
 798     /* Local variables */
 799     Double_t si;
 800     Int_t i, j, k, kp1, km1;
 801
 802     /* Parameter adjustments */
 803     aOffset = l + 1;
 804     a -= aOffset;
 805
 806     /* Function Body */
 807     ifail = 0;
 808     if (n < 1) goto L100;
 809     if (n > localMaxint) goto L100;
 810 //*-*-                  scale matrix by sqrt of diag elements
 811     for (i = 1; i <= n; ++i) {
 812         si = a[i + i*l];
 813         if (si <= 0) goto L100;
 814         localVERTs[i-1] = 1 / TMath::Sqrt(si);
 815     }
 816     for (i = 1; i <= n; ++i) {
 817         for (j = 1; j <= n; ++j) {
 818             a[i + j*l] = a[i + j*l]*localVERTs[i-1]*localVERTs[j-1];
 819         }
 820     }
 821 //*-*-                                       . . . start main loop . . . .
 822     for (i = 1; i <= n; ++i) {
 823         k = i;
 824 //*-*-                  preparation for elimination step1
 825         if (a[k + k*l] != 0) localVERTq[k-1] = 1 / a[k + k*l];
 826         else goto L100;
 827         localVERTpp[k-1] = 1;
 828         a[k + k*l] = 0;
 829         kp1 = k + 1;
 830         km1 = k - 1;
 831         if (km1 < 0) goto L100;
 832         else if (km1 == 0) goto L50;
 833         else               goto L40;
 834 L40:
 835         for (j = 1; j <= km1; ++j) {
 836             localVERTpp[j-1] = a[j + k*l];
 837             localVERTq[j-1]  = a[j + k*l]*localVERTq[k-1];
 838             a[j + k*l]   = 0;
 839         }
 840 L50:
 841         if (k - n < 0) goto L51;
 842         else if (k - n == 0) goto L60;
 843         else                goto L100;
 844 L51:
 845         for (j = kp1; j <= n; ++j) {
 846             localVERTpp[j-1] = a[k + j*l];
 847             localVERTq[j-1]  = -a[k + j*l]*localVERTq[k-1];
 848             a[k + j*l]   = 0;
 849         }
 850 //*-*-                  elimination proper
 851 L60:
 852         for (j = 1; j <= n; ++j) {
 853             for (k = j; k <= n; ++k) { a[j + k*l] += localVERTpp[j-1]*localVERTq[k-1]; }
 854         }
 855     }
 856 //*-*-                  elements of left diagonal and unscaling
 857     for (j = 1; j <= n; ++j) {
 858         for (k = 1; k <= j; ++k) {
 859             a[k + j*l] = a[k + j*l]*localVERTs[k-1]*localVERTs[j-1];
 860             a[j + k*l] = a[k + j*l];
 861         }
 862     }
 863     delete localVERTs;
 864     delete localVERTq;
 865     delete localVERTpp;
 866     return;
 867 //*-*-                  failure return
 868 L100:
 869     delete localVERTs;
 870     delete localVERTq;
 871     delete localVERTpp;
 872     ifail = 1;
 873 } /* mnvertLocal */
 874