STEER/AliKalmanTrack.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 AliKalmanTrack class
  20 //   that is the base for AliTPCtrack, AliITStrackV2 and AliTRDtrack
  21 //        Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  22 //-------------------------------------------------------------------------
  23
  24 #include "AliKalmanTrack.h"
  25 #include "AliLog.h"
  26
  27 ClassImp(AliKalmanTrack)
  28
  29 Double_t AliKalmanTrack::fgConvConst;
  30
  31 //_______________________________________________________________________
  32 AliKalmanTrack::AliKalmanTrack():
  33   fLab(-3141593),
  34   fFakeRatio(0),
  35   fChi2(0),
  36   fMass(AliPID::ParticleMass(AliPID::kPion)),
  37   fN(0)
  38 {
  39   //
  40   // Default constructor
  41   //
  42     if (fgConvConst==0) {
  43       AliFatal("The magnetic field has not been set!");
  44     }
  45
  46     fStartTimeIntegral = kFALSE;
  47     fIntegratedLength = 0;
  48     for(Int_t i=0; i<5; i++) fIntegratedTime[i] = 0;
  49 }
  50
  51 //_______________________________________________________________________
  52 AliKalmanTrack::AliKalmanTrack(const AliKalmanTrack &t):
  53   TObject(t),
  54   fLab(t.fLab),
  55   fFakeRatio(t.fFakeRatio),
  56   fChi2(t.fChi2),
  57   fMass(t.fMass),
  58   fN(t.fN)
  59 {
  60   //
  61   // Copy constructor
  62   //
  63   if (fgConvConst==0) {
  64     AliFatal("The magnetic field has not been set!");
  65   }
  66
  67   fStartTimeIntegral = t.fStartTimeIntegral;
  68   fIntegratedLength = t.fIntegratedLength;
  69
  70   for (Int_t i=0; i<5; i++)
  71     fIntegratedTime[i] = t.fIntegratedTime[i];
  72 }
  73
  74 //_______________________________________________________________________
  75 void AliKalmanTrack::StartTimeIntegral()
  76 {
  77   // Sylwester Radomski, GSI
  78   // S.Radomski@gsi.de
  79   //
  80   // Start time integration
  81   // To be called at Vertex by ITS tracker
  82   //
  83
  84   //if (fStartTimeIntegral)
  85   //  AliWarning("Reseting Recorded Time.");
  86
  87   fStartTimeIntegral = kTRUE;
  88   for(Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) fIntegratedTime[i] = 0;
  89   fIntegratedLength = 0;
  90 }
  91 //_______________________________________________________________________
  92 void AliKalmanTrack:: AddTimeStep(Double_t length)
  93 {
  94   //
  95   // Add step to integrated time
  96   // this method should be called by a sublasses at the end
  97   // of the PropagateTo function or by a tracker
  98   // each time step is made.
  99   //
 100   // If integration not started function does nothing
 101   //
 102   // Formula
 103   // dt = dl * sqrt(p^2 + m^2) / p
 104   // p = pT * (1 + tg^2 (lambda) )
 105   //
 106   // pt = 1/external parameter [4]
 107   // tg lambda = external parameter [3]
 108   //
 109   //
 110   // Sylwester Radomski, GSI
 111   // S.Radomski@gsi.de
 112   //
 113
 114   static const Double_t kcc = 2.99792458e-2;
 115
 116   if (!fStartTimeIntegral) return;
 117
 118   fIntegratedLength += length;
 119
 120   Double_t xr, param[5];
 121   Double_t pt, tgl;
 122
 123   GetExternalParameters(xr, param);
 124   pt =  1/param[4] ;
 125   tgl = param[3];
 126
 127   Double_t p = TMath::Abs(pt * TMath::Sqrt(1+tgl*tgl));
 128
 129   if (length > 100) return;
 130
 131   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) {
 132
 133     Double_t mass = AliPID::ParticleMass(i);
 134     Double_t correction = TMath::Sqrt( pt*pt * (1 + tgl*tgl) + mass * mass ) / p;
 135     Double_t time = length * correction / kcc;
 136
 137     fIntegratedTime[i] += time;
 138   }
 139 }
 140
 141 //_______________________________________________________________________
 142
 143 Double_t AliKalmanTrack::GetIntegratedTime(Int_t pdg) const
 144 {
 145   // Sylwester Radomski, GSI
 146   // S.Radomski@gsi.de
 147   //
 148   // Return integrated time hypothesis for a given particle
 149   // type assumption.
 150   //
 151   // Input parameter:
 152   // pdg - Pdg code of a particle type
 153   //
 154
 155
 156   if (!fStartTimeIntegral) {
 157     AliWarning("Time integration not started");
 158     return 0.;
 159   }
 160
 161   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++)
 162     if (AliPID::ParticleCode(i) == TMath::Abs(pdg)) return fIntegratedTime[i];
 163
 164   AliWarning(Form("Particle type [%d] not found", pdg));
 165   return 0;
 166 }
 167
 168 void AliKalmanTrack::GetIntegratedTimes(Double_t *times) const {
 169   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) times[i]=fIntegratedTime[i];
 170 }
 171
 172 void AliKalmanTrack::SetIntegratedTimes(const Double_t *times) {
 173   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) fIntegratedTime[i]=times[i];
 174 }
 175
 176 //_______________________________________________________________________
 177
 178 void AliKalmanTrack::PrintTime() const
 179 {
 180   // Sylwester Radomski, GSI
 181   // S.Radomski@gsi.de
 182   //
 183   // For testing
 184   // Prints time for all hypothesis
 185   //
 186
 187   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++)
 188     printf("%d: %.2f  ", AliPID::ParticleCode(i), fIntegratedTime[i]);
 189   printf("\n");
 190 }
 191
 192 static void External2Helix(const AliKalmanTrack *t, Double_t helix[6]) {
 193   //--------------------------------------------------------------------
 194   // External track parameters -> helix parameters
 195   //--------------------------------------------------------------------
 196   Double_t alpha,x,cs,sn;
 197   t->GetExternalParameters(x,helix); alpha=t->GetAlpha();
 198
 199   cs=TMath::Cos(alpha); sn=TMath::Sin(alpha);
 200   helix[5]=x*cs - helix[0]*sn;            // x0
 201   helix[0]=x*sn + helix[0]*cs;            // y0
 202 //helix[1]=                               // z0
 203   helix[2]=TMath::ASin(helix[2]) + alpha; // phi0
 204 //helix[3]=                               // tgl
 205   helix[4]=helix[4]/t->GetConvConst();    // C
 206 }
 207
 208 static void Evaluate(const Double_t *h, Double_t t,
 209                      Double_t r[3],  //radius vector
 210                      Double_t g[3],  //first defivatives
 211                      Double_t gg[3]) //second derivatives
 212 {
 213   //--------------------------------------------------------------------
 214   // Calculate position of a point on a track and some derivatives
 215   //--------------------------------------------------------------------
 216   Double_t phase=h[4]*t+h[2];
 217   Double_t sn=TMath::Sin(phase), cs=TMath::Cos(phase);
 218
 219   r[0] = h[5] + (sn - h[6])/h[4];
 220   r[1] = h[0] - (cs - h[7])/h[4];
 221   r[2] = h[1] + h[3]*t;
 222
 223   g[0] = cs; g[1]=sn; g[2]=h[3];
 224
 225   gg[0]=-h[4]*sn; gg[1]=h[4]*cs; gg[2]=0.;
 226 }
 227
 228 Double_t AliKalmanTrack::
 229 GetDCA(const AliKalmanTrack *p, Double_t &xthis, Double_t &xp) const {
 230   //------------------------------------------------------------
 231   // Returns the (weighed !) distance of closest approach between
 232   // this track and the track passed as the argument.
 233   // Other returned values:
 234   //   xthis, xt - coordinates of tracks' reference planes at the DCA
 235   //-----------------------------------------------------------
 236   Double_t dy2=GetSigmaY2() + p->GetSigmaY2();
 237   Double_t dz2=GetSigmaZ2() + p->GetSigmaZ2();
 238   Double_t dx2=dy2;
 239
 240   //dx2=dy2=dz2=1.;
 241
 242   Double_t p1[8]; External2Helix(this,p1);
 243   p1[6]=TMath::Sin(p1[2]); p1[7]=TMath::Cos(p1[2]);
 244   Double_t p2[8]; External2Helix(p,p2);
 245   p2[6]=TMath::Sin(p2[2]); p2[7]=TMath::Cos(p2[2]);
 246
 247
 248   Double_t r1[3],g1[3],gg1[3]; Double_t t1=0.;
 249   Evaluate(p1,t1,r1,g1,gg1);
 250   Double_t r2[3],g2[3],gg2[3]; Double_t t2=0.;
 251   Evaluate(p2,t2,r2,g2,gg2);
 252
 253   Double_t dx=r2[0]-r1[0], dy=r2[1]-r1[1], dz=r2[2]-r1[2];
 254   Double_t dm=dx*dx/dx2 + dy*dy/dy2 + dz*dz/dz2;
 255
 256   Int_t max=27;
 257   while (max--) {
 258      Double_t gt1=-(dx*g1[0]/dx2 + dy*g1[1]/dy2 + dz*g1[2]/dz2);
 259      Double_t gt2=+(dx*g2[0]/dx2 + dy*g2[1]/dy2 + dz*g2[2]/dz2);
 260      Double_t h11=(g1[0]*g1[0] - dx*gg1[0])/dx2 +
 261                   (g1[1]*g1[1] - dy*gg1[1])/dy2 +
 262                   (g1[2]*g1[2] - dz*gg1[2])/dz2;
 263      Double_t h22=(g2[0]*g2[0] + dx*gg2[0])/dx2 +
 264                   (g2[1]*g2[1] + dy*gg2[1])/dy2 +
 265                   (g2[2]*g2[2] + dz*gg2[2])/dz2;
 266      Double_t h12=-(g1[0]*g2[0]/dx2 + g1[1]*g2[1]/dy2 + g1[2]*g2[2]/dz2);
 267
 268      Double_t det=h11*h22-h12*h12;
 269
 270      Double_t dt1,dt2;
 271      if (TMath::Abs(det)<1.e-33) {
 272         //(quasi)singular Hessian
 273         dt1=-gt1; dt2=-gt2;
 274      } else {
 275         dt1=-(gt1*h22 - gt2*h12)/det;
 276         dt2=-(h11*gt2 - h12*gt1)/det;
 277      }
 278
 279      if ((dt1*gt1+dt2*gt2)>0) {dt1=-dt1; dt2=-dt2;}
 280
 281      //check delta(phase1) ?
 282      //check delta(phase2) ?
 283
 284      if (TMath::Abs(dt1)/(TMath::Abs(t1)+1.e-3) < 1.e-4)
 285      if (TMath::Abs(dt2)/(TMath::Abs(t2)+1.e-3) < 1.e-4) {
 286         if ((gt1*gt1+gt2*gt2) > 1.e-4/dy2/dy2)
 287           AliWarning(" stopped at not a stationary point !");
 288         Double_t lmb=h11+h22; lmb=lmb-TMath::Sqrt(lmb*lmb-4*det);
 289         if (lmb < 0.)
 290           AliWarning(" stopped at not a minimum !");
 291         break;
 292      }
 293
 294      Double_t dd=dm;
 295      for (Int_t div=1 ; ; div*=2) {
 296         Evaluate(p1,t1+dt1,r1,g1,gg1);
 297         Evaluate(p2,t2+dt2,r2,g2,gg2);
 298         dx=r2[0]-r1[0]; dy=r2[1]-r1[1]; dz=r2[2]-r1[2];
 299         dd=dx*dx/dx2 + dy*dy/dy2 + dz*dz/dz2;
 300         if (dd<dm) break;
 301         dt1*=0.5; dt2*=0.5;
 302         if (div>512) {
 303            AliWarning(" overshoot !"); break;
 304         }
 305      }
 306      dm=dd;
 307
 308      t1+=dt1;
 309      t2+=dt2;
 310
 311   }
 312
 313   if (max<=0) AliWarning(" too many iterations !");
 314
 315   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha());
 316   Double_t sn=TMath::Sin(GetAlpha());
 317   xthis=r1[0]*cs + r1[1]*sn;
 318
 319   cs=TMath::Cos(p->GetAlpha());
 320   sn=TMath::Sin(p->GetAlpha());
 321   xp=r2[0]*cs + r2[1]*sn;
 322
 323   return TMath::Sqrt(dm*TMath::Sqrt(dy2*dz2));
 324 }
 325
 326 Double_t AliKalmanTrack::
 327 PropagateToDCA(AliKalmanTrack *p, Double_t d, Double_t x0) {
 328   //--------------------------------------------------------------
 329   // Propagates this track and the argument track to the position of the
 330   // distance of closest approach.
 331   // Returns the (weighed !) distance of closest approach.
 332   //--------------------------------------------------------------
 333   Double_t xthis,xp;
 334   Double_t dca=GetDCA(p,xthis,xp);
 335
 336   if (!PropagateTo(xthis,d,x0)) {
 337     //AliWarning(" propagation failed !");
 338     return 1e+33;
 339   }
 340
 341   if (!p->PropagateTo(xp,d,x0)) {
 342     //AliWarning(" propagation failed !";
 343     return 1e+33;
 344   }
 345
 346   return dca;
 347 }