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 <TObject.h>
  18 #include <TVectorD.h>
  19 #include <TMatrix.h>
  20
  21 class AliExternalTrackParam;
  22 class AliESDEvent;
  23 class AliESDtrack;
  24
  25 class AliRelAlignerKalman : public TObject {
  26
  27 public:
  28     AliRelAlignerKalman();
  29     virtual ~AliRelAlignerKalman();
  30     AliRelAlignerKalman& operator= (const AliRelAlignerKalman& a );
  31     AliRelAlignerKalman(const AliRelAlignerKalman& a);
  32
  33     //User methods:
  34     Bool_t AddESDTrack(  const AliESDtrack* pTrack );
  35     Bool_t AddCosmicEvent( const AliESDEvent* pEvent );
  36
  37     void Print(Option_t* option="") const;
  38
  39     Double_t GetPsi() const {return (*fPX)(0);}
  40     Double_t GetTheta() const {return (*fPX)(1);}
  41     Double_t GetPhi() const {return (*fPX)(2);}
  42     Double_t GetX() const {return (*fPX)(3);}
  43     Double_t GetY() const {return (*fPX)(4);}
  44     Double_t GetZ() const {return (*fPX)(5);}
  45     Double_t GetTPCvdCorr() const {return (*fPX)(6);}
  46     Double_t GetTPCvdY() const {return (*fPX)(7);}
  47     Double_t GetTPCt0() const {return (*fPX)(8);}
  48     Double_t GetPsiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(0,0));}
  49     Double_t GetThetaErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(1,1));}
  50     Double_t GetPhiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(2,2));}
  51     Double_t GetXErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(3,3));}
  52     Double_t GetYErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(4,4));}
  53     Double_t GetZErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(5,5));}
  54     Double_t GetTPCvdCorrErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(6,6));}
  55     Double_t GetTPCvdYErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(7,7));}
  56     Double_t GetTPCt0Err() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(8,8));}
  57     void GetMeasurement( TVectorD& mes ) const { mes = *fPMeasurement; }
  58     void GetMeasurementCov( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPMeasurementCov; }
  59     void GetState( TVectorD& state ) const { state = *fPX; }
  60     void GetStateCov ( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPXcov; }
  61     void GetSeed( TVectorD& seed, TMatrixDSym& seedCov ) const { seed = *fPX; seedCov = *fPXcov; }
  62     void SetMeasurement( const TVectorD& mes ) {*fPMeasurement = mes;}
  63     void SetMeasurementCov( const TMatrixDSym& cov ) {*fPMeasurementCov = cov;}
  64     void SetState( const TVectorD& param ) {*fPX = param;}
  65     void SetStateCov (const TMatrixDSym& cov ) {*fPXcov = cov;}
  66     void SetSeed( const TVectorD& seed, const TMatrixDSym& seedCov ) {*fPX = seed; *fPXcov = seedCov; }
  67
  68     //Expert methods:
  69     Bool_t FindCosmicTrackletNumbersInEvent( TArrayI& outITStracksTArr, TArrayI& outTPCtracksTArr, const AliESDEvent* pEvent );
  70     Bool_t PrepareUpdate();
  71     Bool_t Update();
  72     void SetRefSurface( const Double_t x, const Double_t alpha );
  73     void PrintDebugInfo();
  74     void PrintCorrelationMatrix();
  75     void PrintCovarianceCorrection();
  76     void PrintSystemMatrix();
  77     void Reset();
  78     void ResetCovariance( const Double_t number=0. );
  79     void ResetTPCparamsCovariance( const Double_t number=0. );
  80     Double_t* GetStateArr() const { return fPX->GetMatrixArray(); }
  81     Double_t* GetStateCovArr() const { return fPXcov->GetMatrixArray(); }
  82     Double_t* GetMeasurementArr() const { return fPMeasurement->GetMatrixArray(); }
  83     Double_t* GetMeasurementCovArr() const { return fPMeasurementCov->GetMatrixArray(); }
  84     const Double_t* GetDeltaArr() const {return fDelta;}
  85     TH1D* GetMes0Hist() const {return fPMes0Hist;}
  86     TH1D* GetMes1Hist() const {return fPMes1Hist;}
  87     TH1D* GetMes2Hist() const {return fPMes2Hist;}
  88     TH1D* GetMes3Hist() const {return fPMes3Hist;}
  89     TH1D* GetMesErr0Hist() const {return fPMesErr0Hist;}
  90     TH1D* GetMesErr1Hist() const {return fPMesErr1Hist;}
  91     TH1D* GetMesErr2Hist() const {return fPMesErr2Hist;}
  92     TH1D* GetMesErr3Hist() const {return fPMesErr3Hist;}
  93     Bool_t SetCalibrationMode( const Bool_t cp=kTRUE );
  94     void SetCorrectionMode( const Bool_t mode=kTRUE ){ fCorrectionMode=mode; }
  95     void SetApplyCovarianceCorrection( const Bool_t s=kTRUE ) {fApplyCovarianceCorrection = s;}
  96     void SetOutRejSigma( const Double_t a=2. ) { fOutRejSigmas = a; }
  97     void SetRejectOutliers( const Bool_t r=kTRUE ) {fRejectOutliers = r;}
  98     void SetCovarianceCorrection( const TMatrixDSym& c ) {*fPMeasurementCovCorr = c;}
  99     void GetCovarianceCorrection( TMatrixDSym& c ) {c=*fPMeasurementCovCorr;}
 100     void SetTrackParams1( const AliExternalTrackParam* exparam );
 101     void SetTrackParams2( const AliExternalTrackParam* exparam );
 102     void SetMinPointsVol1( const Int_t min ) {fMinPointsVol1=min;}
 103     void SetMinPointsVol2( const Int_t min ) {fMinPointsVol2=min;}
 104     void SetRequireMatchInTPC( const Bool_t s=kTRUE ) {fRequireMatchInTPC = s;}
 105     void SetNHistogramBins( const Int_t n ) {fNHistogramBins = n;}
 106     void SetQ( const Double_t Q = 1e-10 ) { fQ = Q; }
 107     void SetMaxMatchingDistance( const Double_t m ) {fMaxMatchingDistance=m;}
 108     void SetMaxMatchingAngle( const Double_t m ) {fMaxMatchingAngle=m;}
 109     void SetTPCvd( const Float_t v ) {fTPCvd=v;}
 110     void SetTPCZLengthA( const Double_t l ) {fTPCZLengthA=l;}
 111     void SetTPCZLengthC( const Double_t l ) {fTPCZLengthC=l;}
 112     Bool_t CorrectTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment );
 113     Bool_t MisalignTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment );
 114     static void Angles( TVectorD &angles, const TMatrixD &rotmat );
 115     static void RotMat( TMatrixD& R, const TVectorD& angles );
 116     static void TMatrixDSymFromTMatrixD( TMatrixDSym& matsym, const TMatrixD& mat );
 117
 118 protected:
 119     Bool_t UpdateCalibration();
 120     Bool_t UpdateEstimateKalman();
 121     Bool_t PrepareMeasurement();
 122     Bool_t PrepareSystemMatrix();
 123     Bool_t PredictMeasurement( TVectorD& z, const TVectorD& x );
 124     Bool_t IsOutlier( const TVectorD& update, const TMatrixDSym& covmatrix );
 125     Bool_t CalculateCovarianceCorrection();
 126
 127 private:
 128     static const Int_t fgkNMeasurementParams = 4;           //how many measurables
 129     static const Int_t fgkNSystemParams = 9;                //how many fit parameters
 130
 131     //Track parameters
 132     Double_t fAlpha;       //rotation angle between the local and global coordinate system like in AliExternalTrackParam
 133     Double_t fLocalX;      //local x coordinate of reference plane = r(global)
 134     const AliExternalTrackParam* fkPTrackParam1;   //local track parameters (theta,phi,y,z)
 135     const AliExternalTrackParam* fkPTrackParam2;   //local track parameters
 136
 137     //Kalman filter related stuff
 138     TVectorD* fPX; //System (fit) parameters (phi, theta, psi, x, y, z, driftcorr, driftoffset )
 139     TMatrixDSym* fPXcov; //covariance matrix of system parameters
 140     TMatrixD* fPH;      //System measurement matrix
 141     Double_t fQ;        //measure for system noise
 142     TVectorD* fPMeasurement; //the measurement vec for Kalman filter (theta,phi,x,z)
 143     TMatrixDSym* fPMeasurementCov; //measurement vec cvariance
 144     Double_t fOutRejSigmas; //number of sigmas for outlier rejection
 145     Double_t fDelta[fgkNSystemParams]; //array with differentials for calculating derivatives for every parameter(see PrepareSystemMatrix())
 146
 147     //Control
 148     Bool_t fRejectOutliers; //whether to do outlier rejection in the Kalman filter
 149     Bool_t fCalibrationMode;            //are we running in calibration mode?
 150     Bool_t fFillHistograms;     //whether to fill the histograms with residuals
 151     Bool_t fRequireMatchInTPC;  //when looking for a cosmic in event, require that TPC has 2 matching segments
 152     Bool_t fApplyCovarianceCorrection;         //add the correction to the covariance of measurement
 153     Bool_t fCuts;    //track cuts?
 154     Int_t fMinPointsVol1;   //mininum number of points in volume 1
 155     Int_t fMinPointsVol2;   //mininum number of points in volume 2
 156     Double_t fMinMom;       //min momentum of track for track cuts
 157     Double_t fMaxMom;       //max momentum of track for track cuts
 158     Double_t fMaxMatchingAngle; //cuts
 159     Double_t fMaxMatchingDistance; //cuts
 160     Bool_t fCorrectionMode; //calculate corrective transform for TPC (or monitor actual TPC misal params)
 161
 162     //Counters
 163     Int_t fNTracks; //number of processed tracks
 164     Int_t fNUpdates; //number of successful Kalman updates
 165     Int_t fNOutliers; //number of outliers
 166     Int_t fNMatchedCosmics; //number of cosmic events with matching tracklets (good cosmics)
 167     Int_t fNMatchedTPCtracklets;//number of cosmic events with 2 matching TPC tracklets
 168     Int_t fNProcessedEvents; //number of processed events
 169
 170     //Calibration histograms
 171     Int_t fNHistogramBins;   //how many bins in control histograms
 172     TH1D* fPMes0Hist;  //histo of x measurement
 173     TH1D* fPMes1Hist;  //histo of y measurement
 174     TH1D* fPMes2Hist; //histo of phi measurement
 175     TH1D* fPMes3Hist; //histo of theta measurement
 176     TH1D* fPMesErr0Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 177     TH1D* fPMesErr1Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 178     TH1D* fPMesErr2Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 179     TH1D* fPMesErr3Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 180     TMatrixDSym* fPMeasurementCovCorr; //correction to be added to the measurement covariance
 181
 182     //TPC stuff
 183     Double_t fTPCvd; //TPC drift velocity
 184     Double_t fTPCZLengthA; //TPC length side A
 185     Double_t fTPCZLengthC; //TPC length side C
 186
 187     ClassDef(AliRelAlignerKalman,2)     //AliRelAlignerKalman class
 188 };
 189
 190 #endif
 191