MUON/AliMUONVTrackReconstructor.cxx

   1 /**************************************************************************
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   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   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 /// \class AliMUONVTrackReconstructor
  19 ////////////////////////////////////
  20 ///
  21 /// Virtual MUON track reconstructor in ALICE (class renamed from AliMUONEventReconstructor)
  22 ///
  23 /// This class contains as data:
  24 /// * a pointer to the array of hits to be reconstructed (the event)
  25 /// * a pointer to the array of segments made with these hits inside each station
  26 /// * a pointer to the array of reconstructed tracks
  27 ///
  28 /// It contains as methods, among others:
  29 /// * EventReconstruct to build the muon tracks
  30 /// * EventReconstructTrigger to build the trigger tracks
  31 ///
  32 ////////////////////////////////////
  33
  34 #include "AliMUONVTrackReconstructor.h"
  35 #include "AliMUONData.h"
  36 #include "AliMUONConstants.h"
  37 #include "AliMUONHitForRec.h"
  38 #include "AliMUONObjectPair.h"
  39 #include "AliMUONTriggerTrack.h"
  40 #include "AliMUONTriggerCircuit.h"
  41 #include "AliMUONLocalTrigger.h"
  42 #include "AliMUONGlobalTrigger.h"
  43 #include "AliMUONTrack.h"
  44 #include "AliMUONTrackParam.h"
  45 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  46
  47 #include "AliLog.h"
  48 #include "AliTracker.h"
  49
  50 #include <Riostream.h>
  51 #include <TClonesArray.h>
  52 #include <TMath.h>
  53
  54 /// \cond CLASSIMP
  55 ClassImp(AliMUONVTrackReconstructor) // Class implementation in ROOT context
  56 /// \endcond
  57
  58 //************* Defaults parameters for reconstruction
  59 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMinBendingMomentum = 3.0;
  60 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxBendingMomentum = 3000.0;
  61 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingResolution = 0.01;
  62 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingResolution = 0.144;
  63 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingVertexDispersion = 10.;
  64 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingVertexDispersion = 10.;
  65 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger = 16.0;
  66
  67 //__________________________________________________________________________
  68 AliMUONVTrackReconstructor::AliMUONVTrackReconstructor(AliMUONData* data)
  69   : TObject(),
  70     fMinBendingMomentum(fgkDefaultMinBendingMomentum),
  71     fMaxBendingMomentum(fgkDefaultMaxBendingMomentum),
  72     fBendingResolution(fgkDefaultBendingResolution),
  73     fNonBendingResolution(fgkDefaultNonBendingResolution),
  74     fBendingVertexDispersion(fgkDefaultBendingVertexDispersion),
  75     fNonBendingVertexDispersion(fgkDefaultNonBendingVertexDispersion),
  76     fMaxNormChi2MatchTrigger(fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger),
  77     fSegmentMaxDistBending(0x0),
  78     fSegmentMaxDistNonBending(0x0),
  79     fHitsForRecPtr(0x0),
  80     fNHitsForRec(0),
  81     fNHitsForRecPerChamber(0x0),
  82     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber(0x0),
  83     fRecTracksPtr(0x0),
  84     fNRecTracks(0),
  85     fMUONData(data),
  86     fTriggerTrack(new AliMUONTriggerTrack()),
  87     fTriggerCircuit(0x0)
  88 {
  89   /// Constructor for class AliMUONVTrackReconstructor
  90   fSegmentMaxDistBending = new Double_t[AliMUONConstants::NTrackingSt()];
  91   fSegmentMaxDistNonBending = new Double_t[AliMUONConstants::NTrackingSt()];
  92   fNHitsForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
  93   fIndexOfFirstHitForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
  94
  95   SetReconstructionParametersToDefaults();
  96
  97   // Memory allocation for the TClonesArray of hits for reconstruction
  98   // Is 10000 the right size ????
  99   fHitsForRecPtr = new TClonesArray("AliMUONHitForRec", 10000);
 100
 101   // set the magnetic field for track extrapolations
 102   const AliMagF* kField = AliTracker::GetFieldMap();
 103   if (!kField) AliFatal("No field available");
 104   AliMUONTrackExtrap::SetField(kField);
 105 }
 106
 107   //__________________________________________________________________________
 108 AliMUONVTrackReconstructor::~AliMUONVTrackReconstructor(void)
 109 {
 110   /// Destructor for class AliMUONVTrackReconstructor
 111   delete [] fSegmentMaxDistBending;
 112   delete [] fSegmentMaxDistNonBending;
 113   delete [] fNHitsForRecPerChamber;
 114   delete [] fIndexOfFirstHitForRecPerChamber;
 115   delete fTriggerTrack;
 116   delete fHitsForRecPtr;
 117 }
 118
 119   //__________________________________________________________________________
 120 void AliMUONVTrackReconstructor::SetReconstructionParametersToDefaults(void)
 121 {
 122   /// Set reconstruction parameters for making segments to default values
 123   // Would be much more convenient with a structure (or class) ????
 124
 125   // ******** Parameters for making segments
 126   // should be parametrized ????
 127   // according to interval between chambers in a station ????
 128   // Maximum distance in non bending plane
 129   // 5 * 0.22 just to remember the way it was made in TRACKF_STAT
 130   // SIGCUT*DYMAX(IZ)
 131   for (Int_t st = 0; st < AliMUONConstants::NTrackingSt(); st++)
 132     fSegmentMaxDistNonBending[st] = 5. * 0.22;
 133   // Maximum distance in bending plane:
 134   // values from TRACKF_STAT, corresponding to (J psi 20cm),
 135   // scaled to the real distance between chambers in a station
 136   fSegmentMaxDistBending[0] = TMath::Abs( 1.5 *
 137                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(1) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(0)) / 20.0);
 138   fSegmentMaxDistBending[1] = TMath::Abs( 1.5 *
 139                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(3) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(2)) / 20.0);
 140   fSegmentMaxDistBending[2] = TMath::Abs( 3.0 *
 141                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(5) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(4)) / 20.0);
 142   fSegmentMaxDistBending[3] = TMath::Abs( 6.0 *
 143                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(7) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(6)) / 20.0);
 144   fSegmentMaxDistBending[4] = TMath::Abs( 6.0 *
 145                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(9) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(8)) / 20.0);
 146
 147   return;
 148 }
 149
 150   //__________________________________________________________________________
 151 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstruct(void)
 152 {
 153   // To reconstruct one event
 154   AliDebug(1,"Enter EventReconstruct");
 155   ResetTracks(); //AZ
 156   ResetHitsForRec(); //AZ
 157   AddHitsForRecFromRawClusters();
 158   MakeTracks();
 159   if (fMUONData->IsTriggerTrackBranchesInTree())
 160     ValidateTracksWithTrigger();
 161
 162   // Add tracks to MUON data container
 163   for(Int_t i=0; i<fNRecTracks; i++) {
 164     AliMUONTrack * track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->At(i);
 165     fMUONData->AddRecTrack(*track);
 166   }
 167 }
 168
 169   //__________________________________________________________________________
 170 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetTracks(void)
 171 {
 172   /// To reset the TClonesArray of reconstructed tracks
 173   if (fRecTracksPtr) fRecTracksPtr->Delete();
 174   // Delete in order that the Track destructors are called,
 175   // hence the space for the TClonesArray of pointers to TrackHit's is freed
 176   fNRecTracks = 0;
 177   return;
 178 }
 179
 180   //__________________________________________________________________________
 181 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetHitsForRec(void)
 182 {
 183   /// To reset the array and the number of HitsForRec,
 184   /// and also the number of HitsForRec
 185   /// and the index of the first HitForRec per chamber
 186   if (fHitsForRecPtr) fHitsForRecPtr->Delete();
 187   fNHitsForRec = 0;
 188   for (Int_t ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++)
 189     fNHitsForRecPerChamber[ch] = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
 190   return;
 191 }
 192
 193   //__________________________________________________________________________
 194 void AliMUONVTrackReconstructor::SortHitsForRecWithIncreasingChamber()
 195 {
 196   /// Sort HitsForRec's in increasing order with respect to chamber number.
 197   /// Uses the function "Compare".
 198   /// Update the information for HitsForRec per chamber too.
 199   Int_t ch, nhits, prevch;
 200   fHitsForRecPtr->Sort();
 201   for (ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
 202     fNHitsForRecPerChamber[ch] = 0;
 203     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
 204   }
 205   prevch = 0; // previous chamber
 206   nhits = 0; // number of hits in current chamber
 207   // Loop over HitsForRec
 208   for (Int_t hit = 0; hit < fNHitsForRec; hit++) {
 209     // chamber number (0...)
 210     ch = ((AliMUONHitForRec*)  ((*fHitsForRecPtr)[hit]))->GetChamberNumber();
 211     // increment number of hits in current chamber
 212     (fNHitsForRecPerChamber[ch])++;
 213     // update index of first HitForRec in current chamber
 214     // if chamber number different from previous one
 215     if (ch != prevch) {
 216       fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = hit;
 217       prevch = ch;
 218     }
 219   }
 220   return;
 221 }
 222
 223   //__________________________________________________________________________
 224 TClonesArray* AliMUONVTrackReconstructor::MakeSegmentsInStation(Int_t station)
 225 {
 226   /// To make the list of segments in station(0..) "Station" from the list of hits to be reconstructed.
 227   /// Return a new TClonesArray of segments.
 228   /// It is the responsibility of the user to delete it afterward.
 229   AliDebug(1,Form("Enter MakeSegmentsPerStation (0...) %d",station));
 230
 231   AliMUONHitForRec *hit1Ptr, *hit2Ptr;
 232   AliMUONObjectPair *segment;
 233   Double_t bendingSlope, distBend, distNonBend, extBendCoor, extNonBendCoor, extrapFact;
 234   Double_t impactParam = 0., bendingMomentum = 0.; // to avoid compilation warning
 235   // first and second chambers (0...) in the station
 236   Int_t ch1 = 2 * station;
 237   Int_t ch2 = ch1 + 1;
 238   // list of segments
 239   TClonesArray *segments = new TClonesArray("AliMUONObjectPair", fNHitsForRecPerChamber[ch2]);
 240   // Loop over HitForRec's in the first chamber of the station
 241   for (Int_t hit1 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1];
 242        hit1 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1] + fNHitsForRecPerChamber[ch1];
 243        hit1++) {
 244     // pointer to the HitForRec
 245     hit1Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit1]);
 246     // extrapolation, on the straight line joining the HitForRec to the vertex (0,0,0),
 247     // to the Z of the HitForRec in the second chamber of the station
 248     // Loop over HitsForRec's in the second chamber of the station
 249     for (Int_t hit2 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2];
 250          hit2 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2] + fNHitsForRecPerChamber[ch2];
 251          hit2++) {
 252       // pointer to the HitForRec
 253       hit2Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit2]);
 254       // absolute values of distances, in bending and non bending planes,
 255       // between the HitForRec in the second chamber
 256       // and the previous extrapolation
 257       extrapFact = hit2Ptr->GetZ()/ hit1Ptr->GetZ();
 258       extBendCoor = extrapFact * hit1Ptr->GetBendingCoor();
 259       extNonBendCoor = extrapFact * hit1Ptr->GetNonBendingCoor();
 260       distBend = TMath::Abs(hit2Ptr->GetBendingCoor() - extBendCoor);
 261       distNonBend = TMath::Abs(hit2Ptr->GetNonBendingCoor() - extNonBendCoor);
 262       // bending slope
 263       if ( hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ() != 0. ) {
 264         bendingSlope = (hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit2Ptr->GetBendingCoor()) / (hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ());
 265         // impact parameter
 266         impactParam = hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit1Ptr->GetZ() * bendingSlope;
 267         // absolute value of bending momentum
 268         bendingMomentum = TMath::Abs(AliMUONTrackExtrap::GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam));
 269       } else {
 270         AliWarning("hit1Ptr->GetZ() = hit2Ptr->GetZ(): no segment created");
 271         continue;
 272       }
 273       // check for distances not too large,
 274       // and impact parameter not too big if stations downstream of the dipole.
 275       // Conditions "distBend" and "impactParam" correlated for these stations ????
 276       if ((distBend < fSegmentMaxDistBending[station]) && (distNonBend < fSegmentMaxDistNonBending[station]) &&
 277           (bendingMomentum < fMaxBendingMomentum) && (bendingMomentum > fMinBendingMomentum)) {
 278         // make new segment
 279         segment = new ((*segments)[segments->GetLast()+1]) AliMUONObjectPair(hit1Ptr, hit2Ptr, kFALSE, kFALSE);
 280         if (AliLog::GetGlobalDebugLevel() > 1) {
 281           cout << "segmentIndex(0...): " << segments->GetLast()
 282                << "  distBend: " << distBend
 283                << "  distNonBend: " << distNonBend
 284                << endl;
 285           segment->Dump();
 286           cout << "HitForRec in first chamber" << endl;
 287           hit1Ptr->Dump();
 288           cout << "HitForRec in second chamber" << endl;
 289           hit2Ptr->Dump();
 290         }
 291       }
 292     } //for (Int_t hit2
 293   } // for (Int_t hit1...
 294   AliDebug(1,Form("Station: %d  NSegments:  %d ", station, segments->GetEntriesFast()));
 295   return segments;
 296 }
 297
 298   //__________________________________________________________________________
 299 void AliMUONVTrackReconstructor::ValidateTracksWithTrigger(void)
 300 {
 301   /// Try to match track from tracking system with trigger track
 302   static const Double_t kDistSigma[3]={1,1,0.02}; // sigma of distributions (trigger-track) X,Y,slopeY
 303
 304   AliMUONTrack *track;
 305   AliMUONTrackParam trackParam;
 306   AliMUONTriggerTrack *triggerTrack;
 307
 308   fMUONData->SetTreeAddress("RL");
 309   fMUONData->GetRecTriggerTracks();
 310   TClonesArray *recTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks();
 311
 312   Bool_t matchTrigger;
 313   Int_t loTrgNum;
 314   Double_t distTriggerTrack[3];
 315   Double_t xTrack, yTrack, ySlopeTrack, chi2MatchTrigger, minChi2MatchTrigger, chi2;
 316
 317   track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->First();
 318   while (track) {
 319     matchTrigger = kFALSE;
 320     chi2MatchTrigger = 0.;
 321     loTrgNum = -1;
 322
 323     trackParam = *((AliMUONTrackParam*) (track->GetTrackParamAtHit()->Last()));
 324     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZ(&trackParam, AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10)); // extrap to 1st trigger chamber
 325
 326     xTrack = trackParam.GetNonBendingCoor();
 327     yTrack = trackParam.GetBendingCoor();
 328     ySlopeTrack = trackParam.GetBendingSlope();
 329     minChi2MatchTrigger = 999.;
 330
 331     triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->First();
 332     while(triggerTrack){
 333       distTriggerTrack[0] = (triggerTrack->GetX11()-xTrack)/kDistSigma[0];
 334       distTriggerTrack[1] = (triggerTrack->GetY11()-yTrack)/kDistSigma[1];
 335       distTriggerTrack[2] = (TMath::Tan(triggerTrack->GetThetay())-ySlopeTrack)/kDistSigma[2];
 336       chi2 = 0.;
 337       for (Int_t iVar = 0; iVar < 3; iVar++) chi2 += distTriggerTrack[iVar]*distTriggerTrack[iVar];
 338       chi2 /= 3.; // Normalized Chi2: 3 degrees of freedom (X,Y,slopeY)
 339       if (chi2 < minChi2MatchTrigger && chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
 340         minChi2MatchTrigger = chi2;
 341         matchTrigger = kTRUE;
 342         chi2MatchTrigger = chi2;
 343         loTrgNum=triggerTrack->GetLoTrgNum();
 344       }
 345       triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->After(triggerTrack);
 346     }
 347
 348     track->SetMatchTrigger(matchTrigger);
 349     track->SetLoTrgNum(loTrgNum);
 350     track->SetChi2MatchTrigger(chi2MatchTrigger);
 351     track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->After(track);
 352   }
 353
 354   return;
 355 }
 356
 357 //__________________________________________________________________________
 358 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstructTrigger(void)
 359 {
 360   /// To reconstruct trigger for one event
 361   AliDebug(1,"Enter EventReconstructTrigger");
 362   MakeTriggerTracks();
 363   return;
 364 }
 365
 366   //__________________________________________________________________________
 367 Bool_t AliMUONVTrackReconstructor::MakeTriggerTracks(void)
 368 {
 369     // To make the trigger tracks from Local Trigger
 370   AliDebug(1, "Enter MakeTriggerTracks");
 371
 372   TTree* treeR;
 373   UChar_t gloTrigPat;
 374   TClonesArray *localTrigger;
 375   TClonesArray *globalTrigger;
 376   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
 377   AliMUONGlobalTrigger *gloTrg;
 378
 379   treeR = fMUONData->TreeR();
 380   if (!treeR) {
 381     AliWarning("TreeR is not loaded");
 382     return kFALSE;
 383   }
 384
 385   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
 386   fMUONData->GetTrigger();
 387
 388   // global trigger for trigger pattern
 389   gloTrigPat = 0;
 390   globalTrigger = fMUONData->GlobalTrigger();
 391   gloTrg = (AliMUONGlobalTrigger*)globalTrigger->UncheckedAt(0);
 392
 393   if (gloTrg)
 394     gloTrigPat = gloTrg->GetGlobalResponse();
 395
 396
 397   // local trigger for tracking
 398   localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();
 399   Int_t nlocals = (Int_t) (localTrigger->GetEntries());
 400
 401   Float_t z11 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10);
 402   Float_t z21 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(12);
 403
 404   Float_t y11 = 0.;
 405   Int_t stripX21 = 0;
 406   Float_t y21 = 0.;
 407   Float_t x11 = 0.;
 408
 409   for (Int_t i=0; i<nlocals; i++) { // loop on Local Trigger
 410     locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(i);
 411
 412     AliDebug(1, "AliMUONTrackReconstructor::MakeTriggerTrack using NEW trigger \n");
 413     AliMUONTriggerCircuit* circuit =
 414       (AliMUONTriggerCircuit*)fTriggerCircuit->At(locTrg->LoCircuit()-1); // -1 !!!
 415
 416     y11 = circuit->GetY11Pos(locTrg->LoStripX());
 417     stripX21 = locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1;
 418     y21 = circuit->GetY21Pos(stripX21);
 419     x11 = circuit->GetX11Pos(locTrg->LoStripY());
 420
 421     AliDebug(1, Form(" MakeTriggerTrack %d %d %d %d %d %f %f %f \n",i,locTrg->LoCircuit(),
 422                      locTrg->LoStripX(),locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1,locTrg->LoStripY(),y11, y21, x11));
 423
 424     Float_t thetax = TMath::ATan2( x11 , z11 );
 425     Float_t thetay = TMath::ATan2( (y21-y11) , (z21-z11) );
 426
 427     fTriggerTrack->SetX11(x11);
 428     fTriggerTrack->SetY11(y11);
 429     fTriggerTrack->SetThetax(thetax);
 430     fTriggerTrack->SetThetay(thetay);
 431     fTriggerTrack->SetGTPattern(gloTrigPat);
 432     fTriggerTrack->SetLoTrgNum(i);
 433
 434     fMUONData->AddRecTriggerTrack(*fTriggerTrack);
 435   } // end of loop on Local Trigger
 436
 437   return kTRUE;
 438 }
 439
 440 //__________________________________________________________________________
 441 void AliMUONVTrackReconstructor::EventDumpTrigger(void)
 442 {
 443   /// Dump reconstructed trigger event
 444   /// and the particle parameters
 445   AliMUONTriggerTrack *triggertrack ;
 446   Int_t nTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks()->GetEntriesFast();
 447
 448   AliDebug(1, "****** enter EventDumpTrigger ******");
 449   AliDebug(1, Form("Number of Reconstructed tracks : %d ",  nTriggerTracks));
 450
 451   // Loop over reconstructed tracks
 452   for (Int_t trackIndex = 0; trackIndex < nTriggerTracks; trackIndex++) {
 453     triggertrack = (AliMUONTriggerTrack*)fMUONData->RecTriggerTracks()->At(trackIndex);
 454       printf(" trigger track number %i x11=%f y11=%f thetax=%f thetay=%f \n",
 455              trackIndex,
 456              triggertrack->GetX11(),triggertrack->GetY11(),
 457              triggertrack->GetThetax(),triggertrack->GetThetay());
 458   }
 459 }
 460