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 #include <TGeoMatrix.h>
  28
  29 #include "AliMagF.h"
  30 #include "AliTracker.h"
  31 #include "AliGeomManager.h"
  32 #include "AliCluster.h"
  33 #include "AliKalmanTrack.h"
  34
  35 extern TGeoManager *gGeoManager;
  36
  37 Bool_t AliTracker::fgUniformField=kTRUE;
  38 Double_t AliTracker::fgBz=kAlmost0Field;
  39 const AliMagF *AliTracker::fgkFieldMap=0;
  40 Bool_t AliTracker::fFillResiduals=kFALSE;
  41 TObjArray **AliTracker::fResiduals=NULL;
  42 AliRecoParam::EventSpecie_t AliTracker::fEventSpecie=AliRecoParam::kDefault;
  43
  44 ClassImp(AliTracker)
  45
  46 AliTracker::AliTracker():
  47   TObject(),
  48   fX(0),
  49   fY(0),
  50   fZ(0),
  51   fSigmaX(0.005),
  52   fSigmaY(0.005),
  53   fSigmaZ(0.010)
  54 {
  55   //--------------------------------------------------------------------
  56   // The default constructor.
  57   //--------------------------------------------------------------------
  58   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  59 }
  60
  61 //__________________________________________________________________________
  62 AliTracker::AliTracker(const AliTracker &atr):
  63   TObject(atr),
  64   fX(atr.fX),
  65   fY(atr.fY),
  66   fZ(atr.fZ),
  67   fSigmaX(atr.fSigmaX),
  68   fSigmaY(atr.fSigmaY),
  69   fSigmaZ(atr.fSigmaZ)
  70 {
  71   //--------------------------------------------------------------------
  72   // The default constructor.
  73   //--------------------------------------------------------------------
  74   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  75 }
  76
  77 //__________________________________________________________________________
  78 void AliTracker::SetFieldMap(const AliMagF* map, Bool_t uni) {
  79   //--------------------------------------------------------------------
  80   //This passes the field map to the reconstruction.
  81   //--------------------------------------------------------------------
  82   if (map==0) AliFatalClass("Can't access the field map !");
  83
  84   if (fgkFieldMap) {
  85      AliWarningClass("The magnetic field map has been already set !");
  86      return;
  87   }
  88
  89   fgUniformField=uni;
  90   fgkFieldMap=map;
  91
  92   //Float_t r[3]={0.,0.,0.},b[3]; map->Field(r,b);
  93   //Double_t bz=-b[2];
  94
  95   Double_t bz=-map->SolenoidField();
  96   fgBz=TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz;
  97
  98 }
  99
 100 //__________________________________________________________________________
 101 void AliTracker::FillClusterArray(TObjArray* /*array*/) const
 102 {
 103   // Publishes all pointers to clusters known to the tracker into the
 104   // passed object array.
 105   // The ownership is not transfered - the caller is not expected to delete
 106   // the clusters.
 107
 108   AliWarning("should be overriden by a sub-class.");
 109 }
 110
 111 //__________________________________________________________________________
 112 void AliTracker::CookLabel(AliKalmanTrack *t, Float_t wrong) const {
 113   //--------------------------------------------------------------------
 114   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
 115   //--------------------------------------------------------------------
 116   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 117   if (noc<1) return;
 118   Int_t *lb=new Int_t[noc];
 119   Int_t *mx=new Int_t[noc];
 120   AliCluster **clusters=new AliCluster*[noc];
 121
 122   Int_t i;
 123   for (i=0; i<noc; i++) {
 124      lb[i]=mx[i]=0;
 125      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 126      clusters[i]=GetCluster(index);
 127   }
 128
 129   Int_t lab=123456789;
 130   for (i=0; i<noc; i++) {
 131     AliCluster *c=clusters[i];
 132     lab=TMath::Abs(c->GetLabel(0));
 133     Int_t j;
 134     for (j=0; j<noc; j++) if (lb[j]==lab || mx[j]==0) break;
 135     lb[j]=lab;
 136     (mx[j])++;
 137   }
 138
 139   Int_t max=0;
 140   for (i=0; i<noc; i++) if (mx[i]>max) {max=mx[i]; lab=lb[i];}
 141
 142   for (i=0; i<noc; i++) {
 143     AliCluster *c=clusters[i];
 144     //if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 145     //    TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 146     if (TMath::Abs(c->GetLabel(0)!=lab))
 147         if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 148             TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 149   }
 150
 151   if ((1.- Float_t(max)/noc) > wrong) lab=-lab;
 152   t->SetFakeRatio((1.- Float_t(max)/noc));
 153   t->SetLabel(lab);
 154
 155   delete[] lb;
 156   delete[] mx;
 157   delete[] clusters;
 158 }
 159
 160 //____________________________________________________________________________
 161 void AliTracker::UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from) const {
 162   //------------------------------------------------------------------
 163   //This function marks clusters associated with the track.
 164   //------------------------------------------------------------------
 165   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 166   for (Int_t i=from; i<noc; i++) {
 167      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 168      AliCluster *c=GetCluster(index);
 169      c->Use();
 170   }
 171 }
 172
 173 Double_t AliTracker::GetBz(const Float_t *r) {
 174   //------------------------------------------------------------------
 175   // Returns Bz (kG) at the point "r" .
 176   //------------------------------------------------------------------
 177     Float_t b[3]; fgkFieldMap->Field(r,b);
 178     Double_t bz=-Double_t(b[2]);
 179     return  (TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz);
 180 }
 181
 182 Double_t
 183 AliTracker::MeanMaterialBudget(const Double_t *start, const Double_t *end, Double_t *mparam)
 184 {
 185   //
 186   // Calculate mean material budget and material properties between
 187   //    the points "start" and "end".
 188   //
 189   // "mparam" - parameters used for the energy and multiple scattering
 190   //  corrections:
 191   //
 192   // mparam[0] - mean density: sum(x_i*rho_i)/sum(x_i) [g/cm3]
 193   // mparam[1] - equivalent rad length fraction: sum(x_i/X0_i) [adimensional]
 194   // mparam[2] - mean A: sum(x_i*A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 195   // mparam[3] - mean Z: sum(x_i*Z_i)/sum(x_i) [adimensional]
 196   // mparam[4] - length: sum(x_i) [cm]
 197   // mparam[5] - Z/A mean: sum(x_i*Z_i/A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 198   // mparam[6] - number of boundary crosses
 199   //
 200   //  Origin:  Marian Ivanov, Marian.Ivanov@cern.ch
 201   //
 202   //  Corrections and improvements by
 203   //        Andrea Dainese, Andrea.Dainese@lnl.infn.it,
 204   //        Andrei Gheata,  Andrei.Gheata@cern.ch
 205   //
 206
 207   mparam[0]=0; mparam[1]=1; mparam[2] =0; mparam[3] =0;
 208   mparam[4]=0; mparam[5]=0; mparam[6]=0;
 209   //
 210   Double_t bparam[6]; // total parameters
 211   Double_t lparam[6]; // local parameters
 212
 213   for (Int_t i=0;i<6;i++) bparam[i]=0;
 214
 215   if (!gGeoManager) {
 216     printf("ERROR: no TGeo\n");
 217     return 0.;
 218   }
 219   //
 220   Double_t length;
 221   Double_t dir[3];
 222   length = TMath::Sqrt((end[0]-start[0])*(end[0]-start[0])+
 223                        (end[1]-start[1])*(end[1]-start[1])+
 224                        (end[2]-start[2])*(end[2]-start[2]));
 225   mparam[4]=length;
 226   if (length<TGeoShape::Tolerance()) return 0.0;
 227   Double_t invlen = 1./length;
 228   dir[0] = (end[0]-start[0])*invlen;
 229   dir[1] = (end[1]-start[1])*invlen;
 230   dir[2] = (end[2]-start[2])*invlen;
 231
 232   // Initialize start point and direction
 233   TGeoNode *currentnode = 0;
 234   TGeoNode *startnode = gGeoManager->InitTrack(start, dir);
 235   //printf("%s length=%f\n",gGeoManager->GetPath(),length);
 236   if (!startnode) {
 237     AliErrorClass(Form("start point out of geometry: x %f, y %f, z %f",
 238                   start[0],start[1],start[2]));
 239     return 0.0;
 240   }
 241   TGeoMaterial *material = startnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 242   lparam[0]   = material->GetDensity();
 243   lparam[1]   = material->GetRadLen();
 244   lparam[2]   = material->GetA();
 245   lparam[3]   = material->GetZ();
 246   lparam[4]   = length;
 247   lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 248   if (material->IsMixture()) {
 249     TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 250     lparam[5] =0;
 251     Double_t sum =0;
 252     for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 253       sum  += mixture->GetWmixt()[iel];
 254       lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 255     }
 256     lparam[5]/=sum;
 257   }
 258
 259   // Locate next boundary within length without computing safety.
 260   // Propagate either with length (if no boundary found) or just cross boundary
 261   gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 262   Double_t step = 0.0; // Step made
 263   Double_t snext = gGeoManager->GetStep();
 264   // If no boundary within proposed length, return current density
 265   if (!gGeoManager->IsOnBoundary()) {
 266     mparam[0] = lparam[0];
 267     mparam[1] = lparam[4]/lparam[1];
 268     mparam[2] = lparam[2];
 269     mparam[3] = lparam[3];
 270     mparam[4] = lparam[4];
 271     return lparam[0];
 272   }
 273   // Try to cross the boundary and see what is next
 274   Int_t nzero = 0;
 275   while (length>TGeoShape::Tolerance()) {
 276     currentnode = gGeoManager->GetCurrentNode();
 277     if (snext<2.*TGeoShape::Tolerance()) nzero++;
 278     else nzero = 0;
 279     if (nzero>3) {
 280       // This means navigation has problems on one boundary
 281       // Try to cross by making a small step
 282       printf("ERROR: cannot cross boundary\n");
 283       mparam[0] = bparam[0]/step;
 284       mparam[1] = bparam[1];
 285       mparam[2] = bparam[2]/step;
 286       mparam[3] = bparam[3]/step;
 287       mparam[5] = bparam[5]/step;
 288       mparam[4] = step;
 289       mparam[0] = 0.;             // if crash of navigation take mean density 0
 290       mparam[1] = 1000000;        // and infinite rad length
 291       return bparam[0]/step;
 292     }
 293     mparam[6]+=1.;
 294     step += snext;
 295     bparam[1]    += snext/lparam[1];
 296     bparam[2]    += snext*lparam[2];
 297     bparam[3]    += snext*lparam[3];
 298     bparam[5]    += snext*lparam[5];
 299     bparam[0]    += snext*lparam[0];
 300
 301     if (snext>=length) break;
 302     if (!currentnode) break;
 303     length -= snext;
 304     //printf("%s snext=%f length=%f\n", currentnode->GetName(),snext,length);
 305     material = currentnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 306     lparam[0] = material->GetDensity();
 307     lparam[1]  = material->GetRadLen();
 308     lparam[2]  = material->GetA();
 309     lparam[3]  = material->GetZ();
 310     //printf("       %f %f %f %f\n",lparam[0],lparam[1],lparam[2],lparam[3]);
 311     lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 312     if (material->IsMixture()) {
 313       TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 314       lparam[5]=0;
 315       Double_t sum =0;
 316       for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 317         sum+= mixture->GetWmixt()[iel];
 318         lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 319       }
 320       lparam[5]/=sum;
 321     }
 322     gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 323     snext = gGeoManager->GetStep();
 324     //printf("snext %f\n",snext);
 325   }
 326   mparam[0] = bparam[0]/step;
 327   mparam[1] = bparam[1];
 328   mparam[2] = bparam[2]/step;
 329   mparam[3] = bparam[3]/step;
 330   mparam[5] = bparam[5]/step;
 331   return bparam[0]/step;
 332 }
 333
 334
 335 Bool_t
 336 AliTracker::PropagateTrackTo(AliExternalTrackParam *track, Double_t xToGo,
 337 Double_t mass, Double_t maxStep, Bool_t rotateTo, Double_t maxSnp){
 338   //----------------------------------------------------------------
 339   //
 340   // Propagates the track to the plane X=xk (cm) using the magnetic field map
 341   // and correcting for the crossed material.
 342   //
 343   // mass     - mass used in propagation - used for energy loss correction
 344   // maxStep  - maximal step for propagation
 345   //
 346   //  Origin: Marian Ivanov,  Marian.Ivanov@cern.ch
 347   //
 348   //----------------------------------------------------------------
 349   const Double_t kEpsilon = 0.00001;
 350   Double_t xpos     = track->GetX();
 351   Double_t dir      = (xpos<xToGo) ? 1.:-1.;
 352   //
 353   while ( (xToGo-xpos)*dir > kEpsilon){
 354     Double_t step = dir*TMath::Min(TMath::Abs(xToGo-xpos), maxStep);
 355     Double_t x    = xpos+step;
 356     Double_t xyz0[3],xyz1[3],param[7];
 357     track->GetXYZ(xyz0);   //starting global position
 358
 359     Double_t bz=GetBz(xyz0); // getting the local Bz
 360
 361     if (!track->GetXYZAt(x,bz,xyz1)) return kFALSE;   // no prolongation
 362     xyz1[2]+=kEpsilon; // waiting for bug correction in geo
 363
 364     if (TMath::Abs(track->GetSnpAt(x,bz)) >= maxSnp) return kFALSE;
 365     if (!track->PropagateTo(x,bz))  return kFALSE;
 366
 367     MeanMaterialBudget(xyz0,xyz1,param);
 368     Double_t xrho=param[0]*param[4], xx0=param[1];
 369
 370     if (!track->CorrectForMeanMaterial(xx0,xrho,mass)) return kFALSE;
 371     if (rotateTo){
 372       if (TMath::Abs(track->GetSnp()) >= maxSnp) return kFALSE;
 373       track->GetXYZ(xyz0);   // global position
 374       Double_t alphan = TMath::ATan2(xyz0[1], xyz0[0]);
 375       //
 376       Double_t ca=TMath::Cos(alphan-track->GetAlpha()),
 377                sa=TMath::Sin(alphan-track->GetAlpha());
 378       Double_t sf=track->GetSnp(), cf=TMath::Sqrt(1.- sf*sf);
 379       Double_t sinNew =  sf*ca - cf*sa;
 380       if (TMath::Abs(sinNew) >= maxSnp) return kFALSE;
 381       if (!track->Rotate(alphan)) return kFALSE;
 382     }
 383     xpos = track->GetX();
 384   }
 385   return kTRUE;
 386 }
 387
 388 void AliTracker::FillResiduals(const AliExternalTrackParam *t,
 389                               Double_t *p, Double_t *cov,
 390                               UShort_t id, Bool_t updated) {
 391   //
 392   // This function fills the histograms of residuals
 393   // The array of these histos is external for this AliTracker class.
 394   // Normally, this array belong to AliGlobalQADataMaker class.
 395   //
 396   if (!fFillResiduals) return;
 397   if (!fResiduals) return;
 398
 399   const Double_t *residuals=t->GetResiduals(p,cov,updated);
 400   if (!residuals) return;
 401
 402   TH1F *h=0;
 403   AliGeomManager::ELayerID layer=AliGeomManager::VolUIDToLayer(id);
 404   h=(TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(2*layer-2);
 405   h->Fill(residuals[0]);
 406   h=(TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(2*layer-1);
 407   h->Fill(residuals[1]);
 408
 409   if (layer==5) {
 410     if (p[1]<0) {  // SSD1 absolute residuals
 411        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(40))->Fill(t->GetY()-p[0]); //C side
 412        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(41))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 413     } else {
 414        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(42))->Fill(t->GetY()-p[0]); //A side
 415        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(43))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 416     }
 417   }
 418   if (layer==6) {  // SSD2 absolute residuals
 419     if (p[1]<0) {
 420        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(44))->Fill(t->GetY()-p[0]); //C side
 421        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(45))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 422     } else {
 423        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(46))->Fill(t->GetY()-p[0]); //A side
 424        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(47))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 425     }
 426   }
 427
 428 }
 429
 430 void AliTracker::FillResiduals(const AliExternalTrackParam *t,
 431                                const AliCluster *c, Bool_t /*updated*/) {
 432   //
 433   // This function fills the histograms of residuals
 434   // The array of these histos is external for this AliTracker class.
 435   // Normally, this array belong to AliGlobalQADataMaker class.
 436   //
 437   // For the moment, the residuals are absolute !
 438   //
 439
 440   if (!fFillResiduals) return;
 441   if (!fResiduals) return;
 442
 443   UShort_t id=c->GetVolumeId();
 444   const TGeoHMatrix *matrixT2L=AliGeomManager::GetTracking2LocalMatrix(id);
 445
 446   // Position of the cluster in the tracking c.s.
 447   Double_t clsTrk[3]={c->GetX(), c->GetY(), c->GetZ()};
 448   // Position of the cluster in the local module c.s.
 449   Double_t clsLoc[3]={0.,0.,0.};
 450   matrixT2L->LocalToMaster(clsTrk,clsLoc);
 451
 452
 453   // Position of the intersection point in the tracking c.s.
 454   Double_t trkTrk[3]={t->GetX(),t->GetY(),t->GetZ()};
 455   // Position of the intersection point in the local module c.s.
 456   Double_t trkLoc[3]={0.,0.,0.};
 457   matrixT2L->LocalToMaster(trkTrk,trkLoc);
 458
 459   Double_t residuals[2]={trkLoc[0]-clsLoc[0], trkLoc[2]-clsLoc[2]};
 460
 461   TH1F *h=0;
 462   AliGeomManager::ELayerID layer=AliGeomManager::VolUIDToLayer(id);
 463   h=(TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(2*layer-2);
 464   h->Fill(residuals[0]);
 465   h=(TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(2*layer-1);
 466   h->Fill(residuals[1]);
 467
 468 }