STEER/AliTracker.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 AliTracker class
  20 //  that is the base for AliTPCtracker, AliITStrackerV2 and AliTRDtracker
  21 //        Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  22 //-------------------------------------------------------------------------
  23 #include <TClass.h>
  24 #include <TMath.h>
  25 #include <TH1F.h>
  26 #include <TGeoManager.h>
  27
  28 #include "AliMagF.h"
  29 #include "AliTracker.h"
  30 #include "AliGeomManager.h"
  31 #include "AliCluster.h"
  32 #include "AliKalmanTrack.h"
  33
  34 extern TGeoManager *gGeoManager;
  35
  36 Bool_t AliTracker::fgUniformField=kTRUE;
  37 Double_t AliTracker::fgBz=kAlmost0Field;
  38 const AliMagF *AliTracker::fgkFieldMap=0;
  39 Bool_t AliTracker::fFillResiduals=kFALSE;
  40 TObjArray *AliTracker::fResiduals=0;
  41
  42 ClassImp(AliTracker)
  43
  44 AliTracker::AliTracker():
  45   TObject(),
  46   fX(0),
  47   fY(0),
  48   fZ(0),
  49   fSigmaX(0.005),
  50   fSigmaY(0.005),
  51   fSigmaZ(0.010)
  52 {
  53   //--------------------------------------------------------------------
  54   // The default constructor.
  55   //--------------------------------------------------------------------
  56   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  57 }
  58
  59 //__________________________________________________________________________
  60 AliTracker::AliTracker(const AliTracker &atr):
  61   TObject(atr),
  62   fX(atr.fX),
  63   fY(atr.fY),
  64   fZ(atr.fZ),
  65   fSigmaX(atr.fSigmaX),
  66   fSigmaY(atr.fSigmaY),
  67   fSigmaZ(atr.fSigmaZ)
  68 {
  69   //--------------------------------------------------------------------
  70   // The default constructor.
  71   //--------------------------------------------------------------------
  72   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  73 }
  74
  75 //__________________________________________________________________________
  76 void AliTracker::SetFieldMap(const AliMagF* map, Bool_t uni) {
  77   //--------------------------------------------------------------------
  78   //This passes the field map to the reconstruction.
  79   //--------------------------------------------------------------------
  80   if (map==0) AliFatalClass("Can't access the field map !");
  81
  82   if (fgkFieldMap) {
  83      AliWarningClass("The magnetic field map has been already set !");
  84      return;
  85   }
  86
  87   fgUniformField=uni;
  88   fgkFieldMap=map;
  89
  90   //Float_t r[3]={0.,0.,0.},b[3]; map->Field(r,b);
  91   //Double_t bz=-b[2];
  92
  93   Double_t bz=-map->SolenoidField();
  94   fgBz=TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz;
  95
  96 }
  97
  98 //__________________________________________________________________________
  99 void AliTracker::CookLabel(AliKalmanTrack *t, Float_t wrong) const {
 100   //--------------------------------------------------------------------
 101   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
 102   //--------------------------------------------------------------------
 103   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 104   Int_t *lb=new Int_t[noc];
 105   Int_t *mx=new Int_t[noc];
 106   AliCluster **clusters=new AliCluster*[noc];
 107
 108   Int_t i;
 109   for (i=0; i<noc; i++) {
 110      lb[i]=mx[i]=0;
 111      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 112      clusters[i]=GetCluster(index);
 113   }
 114
 115   Int_t lab=123456789;
 116   for (i=0; i<noc; i++) {
 117     AliCluster *c=clusters[i];
 118     lab=TMath::Abs(c->GetLabel(0));
 119     Int_t j;
 120     for (j=0; j<noc; j++) if (lb[j]==lab || mx[j]==0) break;
 121     lb[j]=lab;
 122     (mx[j])++;
 123   }
 124
 125   Int_t max=0;
 126   for (i=0; i<noc; i++) if (mx[i]>max) {max=mx[i]; lab=lb[i];}
 127
 128   for (i=0; i<noc; i++) {
 129     AliCluster *c=clusters[i];
 130     //if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 131     //    TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 132     if (TMath::Abs(c->GetLabel(0)!=lab))
 133         if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 134             TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 135   }
 136
 137   if ((1.- Float_t(max)/noc) > wrong) lab=-lab;
 138   t->SetFakeRatio((1.- Float_t(max)/noc));
 139   t->SetLabel(lab);
 140
 141   delete[] lb;
 142   delete[] mx;
 143   delete[] clusters;
 144 }
 145
 146 //____________________________________________________________________________
 147 void AliTracker::UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from) const {
 148   //------------------------------------------------------------------
 149   //This function marks clusters associated with the track.
 150   //------------------------------------------------------------------
 151   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 152   for (Int_t i=from; i<noc; i++) {
 153      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 154      AliCluster *c=GetCluster(index);
 155      c->Use();
 156   }
 157 }
 158
 159 Double_t AliTracker::GetBz(Float_t *r) {
 160   //------------------------------------------------------------------
 161   // Returns Bz (kG) at the point "r" .
 162   //------------------------------------------------------------------
 163     Float_t b[3]; fgkFieldMap->Field(r,b);
 164     Double_t bz=-Double_t(b[2]);
 165     return  (TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz);
 166 }
 167
 168 Double_t
 169 AliTracker::MeanMaterialBudget(Double_t *start,Double_t *end,Double_t *mparam)
 170 {
 171   //
 172   // Calculate mean material budget and material properties between
 173   //    the points "start" and "end".
 174   //
 175   // "mparam" - parameters used for the energy and multiple scattering
 176   //  corrections:
 177   //
 178   // mparam[0] - mean density: sum(x_i*rho_i)/sum(x_i) [g/cm3]
 179   // mparam[1] - equivalent rad length fraction: sum(x_i/X0_i) [adimensional]
 180   // mparam[2] - mean A: sum(x_i*A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 181   // mparam[3] - mean Z: sum(x_i*Z_i)/sum(x_i) [adimensional]
 182   // mparam[4] - length: sum(x_i) [cm]
 183   // mparam[5] - Z/A mean: sum(x_i*Z_i/A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 184   // mparam[6] - number of boundary crosses
 185   //
 186   //  Origin:  Marian Ivanov, Marian.Ivanov@cern.ch
 187   //
 188   //  Corrections and improvements by
 189   //        Andrea Dainese, Andrea.Dainese@lnl.infn.it,
 190   //        Andrei Gheata,  Andrei.Gheata@cern.ch
 191   //
 192
 193   mparam[0]=0; mparam[1]=1; mparam[2] =0; mparam[3] =0;
 194   mparam[4]=0; mparam[5]=0; mparam[6]=0;
 195   //
 196   Double_t bparam[6]; // total parameters
 197   Double_t lparam[6]; // local parameters
 198
 199   for (Int_t i=0;i<6;i++) bparam[i]=0;
 200
 201   if (!gGeoManager) {
 202     printf("ERROR: no TGeo\n");
 203     return 0.;
 204   }
 205   //
 206   Double_t length;
 207   Double_t dir[3];
 208   length = TMath::Sqrt((end[0]-start[0])*(end[0]-start[0])+
 209                        (end[1]-start[1])*(end[1]-start[1])+
 210                        (end[2]-start[2])*(end[2]-start[2]));
 211   mparam[4]=length;
 212   if (length<TGeoShape::Tolerance()) return 0.0;
 213   Double_t invlen = 1./length;
 214   dir[0] = (end[0]-start[0])*invlen;
 215   dir[1] = (end[1]-start[1])*invlen;
 216   dir[2] = (end[2]-start[2])*invlen;
 217
 218   // Initialize start point and direction
 219   TGeoNode *currentnode = 0;
 220   TGeoNode *startnode = gGeoManager->InitTrack(start, dir);
 221   //printf("%s length=%f\n",gGeoManager->GetPath(),length);
 222   if (!startnode) {
 223     AliErrorClass(Form("start point out of geometry: x %f, y %f, z %f",
 224                   start[0],start[1],start[2]));
 225     return 0.0;
 226   }
 227   TGeoMaterial *material = startnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 228   lparam[0]   = material->GetDensity();
 229   lparam[1]   = material->GetRadLen();
 230   lparam[2]   = material->GetA();
 231   lparam[3]   = material->GetZ();
 232   lparam[4]   = length;
 233   lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 234   if (material->IsMixture()) {
 235     TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 236     lparam[5] =0;
 237     Double_t sum =0;
 238     for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 239       sum  += mixture->GetWmixt()[iel];
 240       lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 241     }
 242     lparam[5]/=sum;
 243   }
 244
 245   // Locate next boundary within length without computing safety.
 246   // Propagate either with length (if no boundary found) or just cross boundary
 247   gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 248   Double_t step = 0.0; // Step made
 249   Double_t snext = gGeoManager->GetStep();
 250   // If no boundary within proposed length, return current density
 251   if (!gGeoManager->IsOnBoundary()) {
 252     mparam[0] = lparam[0];
 253     mparam[1] = lparam[4]/lparam[1];
 254     mparam[2] = lparam[2];
 255     mparam[3] = lparam[3];
 256     mparam[4] = lparam[4];
 257     return lparam[0];
 258   }
 259   // Try to cross the boundary and see what is next
 260   Int_t nzero = 0;
 261   while (length>TGeoShape::Tolerance()) {
 262     currentnode = gGeoManager->GetCurrentNode();
 263     if (snext<2.*TGeoShape::Tolerance()) nzero++;
 264     else nzero = 0;
 265     if (nzero>3) {
 266       // This means navigation has problems on one boundary
 267       // Try to cross by making a small step
 268       printf("ERROR: cannot cross boundary\n");
 269       mparam[0] = bparam[0]/step;
 270       mparam[1] = bparam[1];
 271       mparam[2] = bparam[2]/step;
 272       mparam[3] = bparam[3]/step;
 273       mparam[5] = bparam[5]/step;
 274       mparam[4] = step;
 275       mparam[0] = 0.;             // if crash of navigation take mean density 0
 276       mparam[1] = 1000000;        // and infinite rad length
 277       return bparam[0]/step;
 278     }
 279     mparam[6]+=1.;
 280     step += snext;
 281     bparam[1]    += snext/lparam[1];
 282     bparam[2]    += snext*lparam[2];
 283     bparam[3]    += snext*lparam[3];
 284     bparam[5]    += snext*lparam[5];
 285     bparam[0]    += snext*lparam[0];
 286
 287     if (snext>=length) break;
 288     if (!currentnode) break;
 289     length -= snext;
 290     //printf("%s snext=%f length=%f\n", currentnode->GetName(),snext,length);
 291     material = currentnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 292     lparam[0] = material->GetDensity();
 293     lparam[1]  = material->GetRadLen();
 294     lparam[2]  = material->GetA();
 295     lparam[3]  = material->GetZ();
 296     //printf("       %f %f %f %f\n",lparam[0],lparam[1],lparam[2],lparam[3]);
 297     lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 298     if (material->IsMixture()) {
 299       TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 300       lparam[5]=0;
 301       Double_t sum =0;
 302       for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 303         sum+= mixture->GetWmixt()[iel];
 304         lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 305       }
 306       lparam[5]/=sum;
 307     }
 308     gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 309     snext = gGeoManager->GetStep();
 310     //printf("snext %f\n",snext);
 311   }
 312   mparam[0] = bparam[0]/step;
 313   mparam[1] = bparam[1];
 314   mparam[2] = bparam[2]/step;
 315   mparam[3] = bparam[3]/step;
 316   mparam[5] = bparam[5]/step;
 317   return bparam[0]/step;
 318 }
 319
 320
 321 Bool_t
 322 AliTracker::PropagateTrackTo(AliExternalTrackParam *track, Double_t xToGo,
 323 Double_t mass, Double_t maxStep, Bool_t rotateTo, Double_t maxSnp){
 324   //----------------------------------------------------------------
 325   //
 326   // Propagates the track to the plane X=xk (cm) using the magnetic field map
 327   // and correcting for the crossed material.
 328   //
 329   // mass     - mass used in propagation - used for energy loss correction
 330   // maxStep  - maximal step for propagation
 331   //
 332   //  Origin: Marian Ivanov,  Marian.Ivanov@cern.ch
 333   //
 334   //----------------------------------------------------------------
 335   const Double_t kEpsilon = 0.00001;
 336   Double_t xpos     = track->GetX();
 337   Double_t dir      = (xpos<xToGo) ? 1.:-1.;
 338   //
 339   while ( (xToGo-xpos)*dir > kEpsilon){
 340     Double_t step = dir*TMath::Min(TMath::Abs(xToGo-xpos), maxStep);
 341     Double_t x    = xpos+step;
 342     Double_t xyz0[3],xyz1[3],param[7];
 343     track->GetXYZ(xyz0);   //starting global position
 344
 345     Double_t bz=GetBz(xyz0); // getting the local Bz
 346
 347     if (!track->GetXYZAt(x,bz,xyz1)) return kFALSE;   // no prolongation
 348     xyz1[2]+=kEpsilon; // waiting for bug correction in geo
 349
 350     if (TMath::Abs(track->GetSnpAt(x,bz)) >= maxSnp) return kFALSE;
 351     if (!track->PropagateTo(x,bz))  return kFALSE;
 352
 353     MeanMaterialBudget(xyz0,xyz1,param);
 354     Double_t xrho=param[0]*param[4], xx0=param[1];
 355
 356     if (!track->CorrectForMeanMaterial(xx0,xrho,mass)) return kFALSE;
 357     if (rotateTo){
 358       if (TMath::Abs(track->GetSnp()) >= maxSnp) return kFALSE;
 359       track->GetXYZ(xyz0);   // global position
 360       Double_t alphan = TMath::ATan2(xyz0[1], xyz0[0]);
 361       //
 362       Double_t ca=TMath::Cos(alphan-track->GetAlpha()),
 363                sa=TMath::Sin(alphan-track->GetAlpha());
 364       Double_t sf=track->GetSnp(), cf=TMath::Sqrt(1.- sf*sf);
 365       Double_t sinNew =  sf*ca - cf*sa;
 366       if (TMath::Abs(sinNew) >= maxSnp) return kFALSE;
 367       if (!track->Rotate(alphan)) return kFALSE;
 368     }
 369     xpos = track->GetX();
 370   }
 371   return kTRUE;
 372 }
 373
 374 void AliTracker::FillResiduals(const AliExternalTrackParam *t,
 375                               Double_t *p, Double_t *cov,
 376                               UShort_t id, Bool_t updated) {
 377   //
 378   // This function fills the histograms of residuals
 379   // The array of these histos is external for this AliTracker class.
 380   // Normally, this array belong to AliGlobalQADataMaker class.
 381   //
 382   if (!fFillResiduals) return;
 383   if (!fResiduals) return;
 384
 385   const Double_t *residuals=t->GetResiduals(p,cov,updated);
 386   if (!residuals) return;
 387
 388   TH1F *h=0;
 389   AliGeomManager::ELayerID layer=AliGeomManager::VolUIDToLayer(id);
 390   h=(TH1F*)fResiduals->At(2*layer-2);
 391   h->Fill(residuals[0]);
 392   h=(TH1F*)fResiduals->At(2*layer-1);
 393   h->Fill(residuals[1]);
 394 }
 395