STEER/AliRelAlignerKalman.h

   1 #ifndef ALIRELALIGNERKALMAN_H
   2 #define ALIRELALIGNERKALMAN_H
   3
   4 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   5  * See cxx source for full Copyright notice                               */
   6
   7 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   8 //
   9 //     Relative alignment of two tracking volumes (default ITS and TPC)
  10 //     (see AliRelAlignerKalman.cxx for details)
  11 //
  12 //     Origin: Mikolaj Krzewicki, Nikhef, Mikolaj.Krzewicki@cern.ch
  13 //
  14 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  15
  16 #include <TMath.h>
  17 #include <TVectorD.h>
  18 #include <TMatrix.h>
  19
  20 class TObject;
  21 class AliExternalTrackParam;
  22 class AliESDEvent;
  23 class AliESDtrack;
  24 class TArrayI;
  25 class TObjArray;
  26
  27 class AliRelAlignerKalman : public TObject {
  28
  29 public:
  30     AliRelAlignerKalman();
  31     virtual ~AliRelAlignerKalman();
  32     AliRelAlignerKalman& operator= (const AliRelAlignerKalman& a );
  33     AliRelAlignerKalman(const AliRelAlignerKalman& a);
  34
  35     //User methods:
  36     Bool_t AddCosmicEvent( const AliESDEvent* pEvent );
  37     Bool_t AddTrackParams( const AliExternalTrackParam* p1, const AliExternalTrackParam* p2 );
  38
  39     void Print(Option_t* option="") const;
  40
  41     Double_t GetPsi() const {return (*fPX)(0);}
  42     Double_t GetTheta() const {return (*fPX)(1);}
  43     Double_t GetPhi() const {return (*fPX)(2);}
  44     Double_t GetX() const {return (*fPX)(3);}
  45     Double_t GetY() const {return (*fPX)(4);}
  46     Double_t GetZ() const {return (*fPX)(5);}
  47     Double_t GetTPCvdCorr() const {return (*fPX)(6);}
  48     Double_t GetTPCt0() const {return (*fPX)(7);}
  49     Double_t GetTPCvdY() const {if (fgkNSystemParams>8) return (*fPX)(8); else return 0.0;}
  50     Double_t GetPsiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(0,0));}
  51     Double_t GetThetaErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(1,1));}
  52     Double_t GetPhiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(2,2));}
  53     Double_t GetXErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(3,3));}
  54     Double_t GetYErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(4,4));}
  55     Double_t GetZErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(5,5));}
  56     Double_t GetTPCvdCorrErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(6,6));}
  57     Double_t GetTPCt0Err() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(7,7));}
  58     Double_t GetTPCvdYErr() const {if (fgkNSystemParams>8) return TMath::Sqrt((*fPXcov)(8,8)); else return 0.0;}
  59     void GetMeasurement( TVectorD& mes ) const { mes = *fPMeasurement; }
  60     TVectorD* GetMeasurement() { return fPMeasurement; }
  61     void GetMeasurementCov( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPMeasurementCov; }
  62     void SetMeasurement( const TVectorD& mes ) {*fPMeasurement = mes;}
  63     void SetMeasurementCov( const TMatrixDSym& cov ) {*fPMeasurementCov = cov;}
  64     TMatrixDSym* GetMeasurementCov() const { return fPMeasurementCov; }
  65     void GetState( TVectorD& state ) const { state = *fPX; }
  66     TVectorD* GetState() const { return fPX; }
  67     void GetStateCov ( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPXcov; }
  68     void SetState( const TVectorD& param ) {*fPX = param;}
  69     void SetStateCov (const TMatrixDSym& cov ) {*fPXcov = cov;}
  70     TMatrixDSym* GetStateCov() const { return fPXcov; }
  71     void GetSeed( TVectorD& seed, TMatrixDSym& seedCov ) const { seed = *fPX; seedCov = *fPXcov; }
  72     void SetSeed( const TVectorD& seed, const TMatrixDSym& seedCov ) {*fPX = seed; *fPXcov = seedCov; }
  73     Bool_t Merge( const AliRelAlignerKalman* al );
  74     Long64_t Merge( TCollection* list );
  75
  76     //Expert methods:
  77     Bool_t AddESDevent( const AliESDEvent* pEvent );
  78     Bool_t AddESDtrack( const AliESDtrack* pTrack );
  79     void SetMagField( const Double_t f ) { fMagField=f; }
  80     Double_t GetMagField() const { return fMagField; }
  81     Bool_t FindCosmicTrackletNumbersInEvent( TArrayI& outITStracksTArr, TArrayI& outTPCtracksTArr, const AliESDEvent* pEvent );
  82     Int_t FindMatchingTracks(TObjArray& arrITS, TObjArray& arrTPC, AliESDEvent* pESD);
  83     Bool_t Update();
  84     void PrintCorrelationMatrix();
  85     //void PrintCovarianceCorrection();
  86     void PrintSystemMatrix();
  87     void Reset();
  88     void ResetCovariance( const Double_t number=0. );
  89     void ResetTPCparamsCovariance( const Double_t number=0. );
  90     Double_t* GetStateArr() const { return fPX->GetMatrixArray(); }
  91     Double_t* GetStateCovArr() const { return fPXcov->GetMatrixArray(); }
  92     Double_t* GetMeasurementArr() const { return fPMeasurement->GetMatrixArray(); }
  93     Double_t* GetMeasurementCovArr() const { return fPMeasurementCov->GetMatrixArray(); }
  94     TMatrixD* GetH() const { return fPH; }
  95     TVectorD* GetMeasurementPrediction() const {return fPMeasurementPrediction;}
  96     const Double_t* GetDeltaArr() const {return fDelta;}
  97     void SetNumericalParanoia( const Bool_t mode=kFALSE ) { fNumericalParanoia=mode; }
  98     void SetCorrectionMode( const Bool_t mode=kTRUE ) { fCorrectionMode=mode; }
  99     void SetOutRejSigma( const Double_t a=2. ) { fOutRejSigmas = a; }
 100     void SetRejectOutliers( const Bool_t r=kTRUE ) {fRejectOutliers = r;}
 101     void SetRejectOutliersSigma2Median( const Bool_t b=kTRUE );
 102     void SetOutRejSigma2Median( const Double_t s ) {fOutRejSigma2Median = s;}
 103     Bool_t SetTrackParams( const AliExternalTrackParam* exparam1, const AliExternalTrackParam* exparam2 );
 104     const AliExternalTrackParam* GetTrackParams1() const {return fPTrackParam1;}
 105     const AliExternalTrackParam* GetTrackParams2() const {return fPTrackParam2;}
 106     void SetMinPointsVol1( const Int_t min ) {fMinPointsVol1=min;}
 107     void SetMinPointsVol2( const Int_t min ) {fMinPointsVol2=min;}
 108     void SetRequireMatchInTPC( const Bool_t s=kTRUE ) {fRequireMatchInTPC = s;}
 109     void SetQ( const Double_t Q = 1e-10 ) { fQ = Q; }
 110     void SetMaxMatchingDistance( const Double_t m ) {fMaxMatchingDistance=m;}
 111     void SetMaxMatchingAngle( const Double_t m ) {fMaxMatchingAngle=m;}
 112     void SetTPCvd( const Float_t v ) {fTPCvd=v;}
 113     void SetTPCZLengthA( const Double_t l ) {fTPCZLengthA=l;}
 114     void SetTPCZLengthC( const Double_t l ) {fTPCZLengthC=l;}
 115     Bool_t CorrectTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment ) const;
 116     Bool_t MisalignTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment ) const;
 117     static void Angles( TVectorD &angles, const TMatrixD &rotmat );
 118     static void RotMat( TMatrixD& R, const TVectorD& angles );
 119     static void TMatrixDSymFromTMatrixD( TMatrixDSym& matsym, const TMatrixD& mat );
 120     Bool_t IsPositiveDefinite( const TMatrixD& mat ) const;
 121     void SetTimeStamp( const UInt_t ts ) { fTimeStamp = ts; }
 122     UInt_t GetTimeStamp() const {return fTimeStamp;}
 123     void SetRunNumber( const Int_t rn ) { fRunNumber = rn; }
 124     Int_t GetRunNumber() const {return fRunNumber;}
 125     Int_t Compare(const TObject *obj) const;
 126     Bool_t IsSortable() const { return kTRUE; }
 127     Int_t GetNTracks() const {return fNTracks;}
 128     Int_t GetNUpdates() const {return fNUpdates;}
 129     Int_t GetNOutliers() const {return fNOutliers;}
 130     Int_t GetNOutliersSigma2Median() const {return fNOutliersSigma2Median;}
 131     Int_t GetNMerges() const {return fNMerges;}
 132     Int_t GetNMergesFailed() const {return fNMergesFailed;}
 133     void SetPoint2Track( Bool_t o );
 134
 135 protected:
 136     Bool_t UpdateEstimateKalman();
 137     Bool_t PrepareMeasurement();
 138     Bool_t PrepareSystemMatrix();
 139     Bool_t PreparePrediction();
 140     Bool_t PredictMeasurement( TVectorD& z, const TVectorD& x );
 141     Bool_t IsOutlier( const TVectorD& update, const TMatrixDSym& covmatrix );
 142     Bool_t IsOutlierSigma2Median( const AliExternalTrackParam* pITS, const AliExternalTrackParam* pTPC );
 143
 144 private:
 145     static const Int_t fgkNSystemParams=9;                //how many fit parameters
 146     static const Int_t fgkNtracksSigma2Median=500;        //how many sets for median and rms
 147
 148     //Track parameters
 149     AliExternalTrackParam* fPTrackParam1;   //!local track parameters
 150     AliExternalTrackParam* fPTrackParam2;   //!local track parameters
 151     Double_t fMagField; //magnetic field
 152
 153     //Kalman filter related stuff
 154     Int_t fNMeasurementParams;           //how many measurables
 155     TVectorD* fPX; //System (fit) parameters (phi, theta, psi, x, y, z, driftcorr, driftoffset )
 156     TMatrixDSym* fPXcov; //covariance matrix of system parameters
 157     TMatrixD* fPH;      //!System measurement matrix
 158     Double_t fQ;        //!measure for system noise
 159     TVectorD* fPMeasurement; //!the measurement vec for Kalman filter (theta,phi,x,z)
 160     TMatrixDSym* fPMeasurementCov; //!measurement vec cvariance
 161     TVectorD* fPMeasurementPrediction; //!prediction of the measurement
 162     Double_t fOutRejSigmas; //number of sigmas for outlier rejection
 163     Double_t fOutRejSigma2Median; //nsigmas to median of input residual distribution
 164     Double_t fDelta[fgkNSystemParams]; //array with differentials for calculating derivatives for every parameter(see PrepareSystemMatrix())
 165     Double_t* fResArrSigma2Median[4]; //!holds residuals for median based outlier removal
 166
 167     //Control
 168     Bool_t fYZOnly;   //whether to consider only yz without directions.
 169     Bool_t fNumericalParanoia; //whether to perform additional checks for numerical stability
 170     Bool_t fRejectOutliers; //whether to do outlier rejection in the Kalman filter
 171     Bool_t fRejectOutliersSigma2Median; //whether to reject input based on distance to median
 172     Bool_t fRequireMatchInTPC;  //when looking for a cosmic in event, require that TPC has 2 matching segments
 173     Bool_t fCuts;    //track cuts?
 174     Int_t fMinPointsVol1;   //mininum number of points in volume 1
 175     Int_t fMinPointsVol2;   //mininum number of points in volume 2
 176     Double_t fMinPt;       //min momentum of track for track cuts
 177     Double_t fMaxPt;       //max momentum of track for track cuts
 178     Double_t fMaxMatchingAngle; //cuts
 179     Double_t fMaxMatchingDistance; //cuts
 180     Bool_t fCorrectionMode; //calculate corrective transform for TPC (or monitor actual TPC misal params)
 181
 182     //Counters
 183     Int_t fNTracks; //number of processed tracks
 184     Int_t fNUpdates; //number of successful Kalman updates
 185     Int_t fNOutliers; //number of outliers
 186     Int_t fNOutliersSigma2Median; //number of rejected inputs
 187     Int_t fNMatchedCosmics; //number of cosmic events with matching tracklets (good cosmics)
 188     Int_t fNMatchedTPCtracklets;//number of cosmic events with 2 matching TPC tracklets
 189     Int_t fNProcessedEvents; //number of processed events
 190     UInt_t fTimeStamp;    //time stamp
 191     Int_t fRunNumber;    //run number
 192     Int_t fNMerges;      //how many succesful merges
 193     Int_t fNMergesFailed; //how many merges failed
 194
 195     //TPC stuff
 196     Double_t fTPCvd; //TPC drift velocity
 197     Double_t fTPCZLengthA; //TPC length side A
 198     Double_t fTPCZLengthC; //TPC length side C
 199
 200     ClassDef(AliRelAlignerKalman,4)     //AliRelAlignerKalman class
 201 };
 202
 203 #endif
 204
 205