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 <iostream>
  17 #include <TMath.h>
  18 #include <TMatrix.h>
  19 #include <TVector.h>
  20 #include <TVector3.h>
  21 #include <TDecompLU.h>
  22 #include <TArrayI.h>
  23 #include <TH1D.h>
  24 #include <TF1.h>
  25
  26 #include "AliESDtrack.h"
  27 #include "AliTrackPointArray.h"
  28 #include "AliGeomManager.h"
  29 #include "AliTrackFitterKalman.h"
  30 #include "AliTrackFitterRieman.h"
  31 #include "AliESDfriendTrack.h"
  32 #include "AliESDEvent.h"
  33 #include "AliESDVertex.h"
  34
  35 class AliRelAlignerKalman {
  36
  37 public:
  38     AliRelAlignerKalman();
  39     virtual ~AliRelAlignerKalman() {}
  40
  41     //User methods:
  42     Bool_t AddESDTrack( AliESDtrack* pTrack );
  43     Bool_t AddTrackPointArray( AliTrackPointArray* pTrackPointArr );
  44     Bool_t AddCosmicEventSeparateTracking( AliESDEvent* pEvent );
  45
  46     void Print();
  47     void PrintCorrelationMatrix();
  48
  49     void GetMeasurementCov( TMatrixDSym& cov ) { cov = *fPMeasurementCov; }
  50     void GetMeasurement( TVectorD& mes ) { mes = *fPMeasurement; }
  51     void GetState( TVectorD& state ) { state = *fPX; }
  52     void GetStateCov ( TMatrixDSym& cov ) { cov = *fPXcov; }
  53     void GetSeed( TVectorD& seed, TMatrixDSym& seedCov ) { seed = *fPX; seedCov = *fPXcov; }
  54     Double_t* GetStateArr() { return fPX->GetMatrixArray(); }
  55     Double_t* GetStateCovArr() { return fPXcov->GetMatrixArray(); }
  56     Double_t* GetMeasurementArr() { return fPMeasurement->GetMatrixArray(); }
  57     Double_t* GetMeasurementCovArr() { return fPMeasurementCov->GetMatrixArray(); }
  58
  59     Bool_t SetCalibrationPass( Bool_t cp=kTRUE );
  60
  61     //Experts only:
  62     void SetOutRejSigma( const Double_t a=2. ) { fOutRejSigmas = a; }
  63     void SetMeasurementCov( const TMatrixDSym& cov ) {*fPMeasurementCov = cov;}
  64     void SetMeasurement( const TVectorD& mes ) {*fPMeasurement = mes;}
  65     void SetState( const TVectorD& param ) {*fPX = param;}
  66     void SetStateCov (const TMatrixDSym& cov ) {*fPXcov = cov;}
  67     void SetSeed( const TVectorD& seed, const TMatrixDSym& seedCov ) {*fPX = seed; *fPXcov = seedCov; }
  68     void SetTrackParams1( const TVector3& point, const TMatrixDSym& pointcov, const TVector3& dir, const TMatrixDSym& dircov );
  69     void SetTrackParams2( const TVector3& point, const TMatrixDSym& pointcov, const TVector3& dir, const TMatrixDSym& dircov );
  70     void SetTrackParams2b( const TVector3& point, const TMatrixDSym& pointcov, const TVector3& dir, const TMatrixDSym& dircov );
  71     void SetRefSurface( const TVector3& point, const TVector3& dir );
  72     void SetRefSurface( const AliTrackPoint& point, const Bool_t horizontal=kTRUE );
  73     void SetRefSurface( const Double_t y );
  74     Bool_t PrepareUpdate();
  75     Bool_t Update();
  76     Bool_t IsReady() {return fFitted;}
  77     void SetQ( const Double_t Q = 1e-10 ) { fQ = Q; }
  78     void Set3TracksMode( Bool_t mode=kTRUE );
  79     void SetCosmicEvent( Bool_t cosmic=kTRUE ) {Set3TracksMode(cosmic);}
  80     void PrintDebugInfo();
  81
  82 protected:
  83     Bool_t UpdateEstimateKalman();
  84     Bool_t FillMeasurement();
  85     Bool_t FillMeasurementMatrix();
  86     Bool_t PredictMeasurement( TVectorD& z, const TVectorD& x );
  87     void GetThetaPhiCov( TMatrixDSym& cov, const TVector3& vec, const TMatrixDSym& vecCov );
  88     void Angles( TVectorD &angles, const TMatrixD &rotmat );
  89     void RotMat( TMatrixD& R, const TVectorD& angles );
  90     Bool_t IntersectionLinePlane( TVector3& intersection, const TVector3& base, const TVector3& dir, const TVector3& p, const TVector3& n );
  91     void TMatrixDSym_from_TMatrixD( TMatrixDSym& matsym, const TMatrixD& mat );
  92     void SanitizeExtendedCovMatrix( TMatrixDSym& covout, const TMatrixDSym& pointcov, const TVector3& dir );
  93     Bool_t ProcessTrackPointArrays();
  94
  95     Bool_t ExtractSubTrackPointArray( AliTrackPointArray* pTrackOut, TArrayI* pVolIDArrayOut, const AliTrackPointArray* pTrackIn, const Int_t firstlayer, const Int_t lastlayer );
  96     Bool_t FitTrackPointArrayRieman( TVector3* pPoint, TMatrixDSym* pPointCov, TVector3* pDir, TMatrixDSym* pDirCov, AliTrackPointArray* pTrackPointArray, TArrayI* pVolIDs, AliTrackPoint* pRefPoint );
  97     Bool_t FitTrackPointArrayKalman( TVector3* pPoint, TMatrixDSym* pPointCov, TVector3* pDir, TMatrixDSym* pDirCov, AliTrackPointArray* pTrackPointArray, TArrayI* pVolIDs, AliTrackPoint* pRefPoint );
  98     Bool_t FindCosmicInEvent( AliESDEvent* pEvent );
  99     void SortTrackPointArrayWithY( AliTrackPointArray* pout, const AliTrackPointArray* pin, const Bool_t descending=kFALSE );
 100     void JoinTrackArrays( AliTrackPointArray* pout, const AliTrackPointArray* pin1, const AliTrackPointArray* pin2 );
 101     Bool_t UpdateCalibration();
 102
 103 private:
 104     AliTrackPointArray* fPTrackPointArray1;  //track point array in first volume (ITS)
 105     AliTrackPointArray* fPTrackPointArray2;  //track point array in second volume (TPC)
 106     AliTrackPointArray* fPTrackPointArray2b; //optionally second trackpoint array in second volume (TPC)
 107     TArrayI* fPVolIDArray1;                 //array with VolID's of the points in the trackpointarray
 108     TArrayI* fPVolIDArray2;                 //array with VolID's of the points in the trackpointarray
 109     TArrayI* fPVolIDArray2b;                //array with VolID's of the points in the trackpointarray
 110     TVector3* fPDir1;  //track 1 direction
 111     TVector3* fPDir2;  //track 2 direction
 112     TVector3* fPDir2b; //track 2b direction (for cosmics)
 113     TMatrixDSym* fPDir1Cov;     //Covariance matrix of dir vec track 1
 114     TMatrixDSym* fPDir2Cov;     //Covariance matrix of dir vec track 2
 115     TMatrixDSym* fPDir2bCov;    //Covariance matrix of dir vec track 2b
 116     TMatrixDSym* fPDir1ThetaPhiCov; //Covariance matrix of the dir vector in spherical coord (angles only)
 117     TMatrixDSym* fPDir2ThetaPhiCov; //Covariance matrix of the dir vector in spherical coord (angles only)
 118     TMatrixDSym* fPDir2bThetaPhiCov; //Covariance matrix of the dir vector in spherical coord (angles only)
 119     TVector3* fPPoint1;  //track 1 extrapolated point at reference surface
 120     TVector3* fPPoint2;  //track 2 extrapolated point at reference surface
 121     TVector3* fPPoint2b; //track 2b extrapol. (for cosmics)
 122     TMatrixDSym* fPPoint1Cov; //covariance matrix of point 1
 123     TMatrixDSym* fPPoint2Cov; //covariance matrix of point 2
 124     TMatrixDSym* fPPoint2bCov; //covariance matrix of point 2b
 125     TVector3* fPRefPoint;    //a point on the reference surface
 126     TVector3* fPRefPointDir; //reference surfaces' direction vec
 127     AliTrackPoint* fPRefAliTrackPoint; //reference point as an AliTrackPoint (orientation stored in cov matrix)
 128     TMatrixD* fPRotMat; // system rotation matrix for estimated alignment angles
 129
 130     //
 131     //Kalman filter related stuff
 132     //
 133     TVectorD* fPX; //System (fit) parameters (phi, theta, psi, x, y, z, driftcorr, driftoffset )
 134     TMatrixDSym* fPXcov; //covariance matrix of system parameters
 135
 136     TMatrixD* fPH;      //System measurement matrix
 137     Double_t fQ;        //measure for system noise
 138
 139     TVectorD* fPMeasurement; //the measurement vec for Kalman filter (theta,phi,x,z)
 140     TMatrixDSym* fPMeasurementCov; //measurement vec cvariance
 141
 142     Int_t fNMeasurementParams; //how many numbers do we measure?
 143     Int_t fNSystemParams;      //how many parameters do we fit?
 144
 145     Double_t fOutRejSigmas; //number of sigmas for outlier rejection
 146     //
 147     //
 148     //
 149
 150     Bool_t f3TracksMode; //are we using 3 tracklets?
 151     Bool_t fSortTrackPointsWithY; //whether to sort the points after processing
 152     Bool_t fFixedMeasurementCovariance; //don't fiddle with measurement cov - supply it externally
 153     Bool_t fCalibrationPass;
 154     Bool_t fCalibrationUpdated;
 155
 156     Bool_t fFitted; //did fitting finish without error?
 157     Bool_t fCuts;    //track cuts?
 158
 159     Int_t fNTracks; //number of processed tracks
 160     Int_t fNUpdates; //number of successful Kalman update
 161     Int_t fNOutliers; //number of outliers
 162     Int_t fNUnfitted; //number of trackpointarrays that were not fitted for some reason
 163     Int_t fNMatchedCosmics; //number of matched tracklets for cosmics
 164
 165     Int_t fMinPointsVol1;   //mininum number of points in volume 1
 166     Int_t fMinPointsVol2;   //mininum number of points in volume 2
 167     Double_t fMinMom;       //min momentum of track for track cuts
 168     Double_t fMaxMom;       //max momentum of track for track cuts
 169     Double_t fMinAbsSinPhi; //more cuts
 170     Double_t fMaxAbsSinPhi; //more cuts
 171     Double_t fMinSinTheta;  //cuts
 172     Double_t fMaxSinTheta;  //cuts
 173     Double_t fMaxMatchingAngle; //cuts
 174     Double_t fMaxMatchingDistance; //cuts
 175     Int_t fFirstLayerVol1; //first layer of volume 1
 176     Int_t fLastLayerVol1;  //last layer of volume 1
 177     Int_t fFirstLayerVol2; //first layer of volume 2
 178     Int_t fLastLayerVol2;  //last layer of volume 2
 179
 180     TVector3 * fPVec010; //vector pointing up
 181
 182     //Control and calibration histograms
 183     TH1D* fPXMesHist;  //histo of x measurement
 184     TH1D* fPZMesHist;  //histo of y measurement
 185     TH1D* fPPhiMesHist; //histo of phi measurement
 186     TH1D* fPThetaMesHist; //histo of theta measurement
 187     TH1D* fPXMesHist2;  //histo of x measurement (3tracks mode)
 188     TH1D* fPZMesHist2;  //histo of y measurement (3tracks mode)
 189     TH1D* fPPhiMesHist2; //histo of phi measurement (3tracks mode)
 190     TH1D* fPThetaMesHist2; //histo of theta measurement (3tracks mode)
 191     TH1D* fPMesCov11Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 192     TH1D* fPMesCov22Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 193     TH1D* fPMesCov33Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 194     TH1D* fPMesCov44Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 195     TH1D* fPMesCov55Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 196     TH1D* fPMesCov66Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 197     TH1D* fPMesCov77Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 198     TH1D* fPMesCov88Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 199     TMatrixDSym* fPMeasurementCovCorr; //correction to be applied to the measurement covariance
 200
 201     static const Int_t fgkNMeasurementParams2TrackMode = 4; //how many measurables in 2 track mode
 202     static const Int_t fgkNMeasurementParams3TrackMode = 8; //how many measurables in 3 track mode
 203     static const Int_t fgkNSystemParams = 8;                //how many fit parameters
 204
 205     AliRelAlignerKalman& operator= (const AliRelAlignerKalman& aligner );
 206     AliRelAlignerKalman(const AliRelAlignerKalman&);
 207
 208     ClassDef(AliRelAlignerKalman,1)     //AliRelAlignerKalman class
 209 };
 210
 211 #endif