TOF/AliTOFtracker.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 // AliTOFtracker Class
  16 // Task: Perform association of the ESD tracks to TOF Clusters
  17 // and Update ESD track with associated TOF Cluster parameters
  18 //
  19 // -- Authors : S. Arcelli, C. Zampolli (Bologna University and INFN)
  20 // -- Contacts: Annalisa.De.Caro@cern.ch
  21 // --         : Chiara.Zampolli@bo.infn.it
  22 // --         : Silvia.Arcelli@bo.infn.it
  23 //--------------------------------------------------------------------
  24
  25 #include "AliTOFtracker.h"
  26 #include "AliTOFtrack.h"
  27 #include "TClonesArray.h"
  28 #include "TError.h"
  29 #include "AliTOFdigit.h"
  30 #include "AliTOFGeometry.h"
  31 #include "AliTOF.h"
  32 #include "AliRun.h"
  33 #include "AliModule.h"
  34
  35 ClassImp(AliTOFtracker)
  36
  37 //_____________________________________________________________________________
  38 AliTOFtracker::AliTOFtracker(AliTOFGeometry * geom, Double_t parPID[2]) {
  39   //AliTOFtracker main Ctor
  40
  41   fHoles=true;
  42   fNseeds=0;
  43   fNseedsTOF=0;
  44   fngoodmatch=0;
  45   fnbadmatch=0;
  46   fnunmatch=0;
  47   fnmatch=0;
  48   fGeom = geom;
  49   fTOFpid = new AliTOFpidESD(parPID);
  50   fR=378.;
  51   fTOFHeigth=15.3;
  52   fdCut=3.;
  53   fDy=AliTOFGeometry::XPad();
  54   fDz=AliTOFGeometry::ZPad();
  55   fDx=1.5;
  56   fSeeds=0x0;
  57   fTracks=0x0;
  58   fN=0;
  59   Init(); // temporary solution to know about Holes/no Holes
  60 }
  61 //_____________________________________________________________________________
  62 AliTOFtracker::AliTOFtracker(const AliTOFtracker &t):AliTracker() {
  63   //AliTOFtracker copy Ctor
  64
  65   fHoles=t.fHoles;
  66   fNseeds=t.fNseeds;
  67   fNseedsTOF=t.fNseedsTOF;
  68   fngoodmatch=t.fngoodmatch;
  69   fnbadmatch=t.fnbadmatch;
  70   fnunmatch=t.fnunmatch;
  71   fnmatch=t.fnmatch;
  72   fGeom = t.fGeom;
  73   fTOFpid = t.fTOFpid;
  74   fR=t.fR;
  75   fTOFHeigth=t.fTOFHeigth;
  76   fdCut=t.fdCut;
  77   fDy=t.fDy;
  78   fDz=t.fDz;
  79   fDx=1.5;
  80   fSeeds=t.fSeeds;
  81   fTracks=t.fTracks;
  82   fN=t.fN;
  83 }
  84 //_____________________________________________________________________________
  85 void AliTOFtracker::Init() {
  86
  87 // temporary solution to know about Holes/no Holes, will be implemented as
  88 // an AliTOFGeometry getter
  89
  90   AliModule* frame=gAlice->GetModule("FRAME");
  91
  92   if(!frame) {
  93     Error("Init","Could Not load FRAME! Assume Frame with Holes \n");
  94     fHoles=true;
  95   } else{
  96     if(frame->IsVersion()==1) {fHoles=false;}
  97     else {fHoles=true;}
  98   }
  99 }
 100 //_____________________________________________________________________________
 101 Int_t AliTOFtracker::PropagateBack(AliESD* event) {
 102   //
 103   // Gets seeds from ESD event and Match with TOF Clusters
 104   //
 105
 106
 107   //Initialise some counters
 108
 109   fNseeds=0;
 110   fNseedsTOF=0;
 111   fngoodmatch=0;
 112   fnbadmatch=0;
 113   fnunmatch=0;
 114   fnmatch=0;
 115
 116   Int_t ntrk=event->GetNumberOfTracks();
 117   fNseeds = ntrk;
 118   fSeeds= new TClonesArray("AliESDtrack");
 119   TClonesArray &aESDTrack = *fSeeds;
 120
 121
 122   //Load ESD tracks into a local Array of ESD Seeds
 123
 124   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
 125     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
 126     new(aESDTrack[i]) AliESDtrack(*t);
 127   }
 128
 129   //Prepare ESD tracks candidates for TOF Matching
 130   CollectESD();
 131
 132   //First Step with Strict Matching Criterion
 133   MatchTracks(kFALSE);
 134
 135   //Second Step with Looser Matching Criterion
 136   MatchTracks(kTRUE);
 137
 138   Info("PropagateBack","Number of matched tracks: %d",fnmatch);
 139   Info("PropagateBack","Number of good matched tracks: %d",fngoodmatch);
 140   Info("PropagateBack","Number of bad  matched tracks: %d",fnbadmatch);
 141
 142   //Update the matched ESD tracks
 143
 144   for (Int_t i=0; i<ntrk; i++) {
 145     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
 146     AliESDtrack *seed =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
 147     if(seed->GetTOFsignal()>0){
 148       t->SetTOFsignal(seed->GetTOFsignal());
 149       t->SetTOFcluster(seed->GetTOFcluster());
 150       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*seed);
 151       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 152       delete track;
 153     }
 154   }
 155
 156
 157   //Make TOF PID
 158   fTOFpid->MakePID(event);
 159
 160   delete fSeeds;
 161   delete fTracks;
 162   return 0;
 163
 164 }
 165 //_________________________________________________________________________
 166 void AliTOFtracker::CollectESD() {
 167    //prepare the set of ESD tracks to be matched to clusters in TOF
 168
 169   fTracks= new TClonesArray("AliTOFtrack");
 170   TClonesArray &aTOFTrack = *fTracks;
 171   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
 172
 173     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
 174     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCout)==0)continue;
 175
 176     // TRD good tracks, already propagated at 371 cm
 177
 178     if (
 179         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDout)!=0) &&
 180         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDStop)==0)){
 181       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
 182       track->SetSeedIndex(i);
 183       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 184       new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
 185       fNseedsTOF++;
 186       delete track;
 187     }
 188
 189     // Propagate the rest of TPCbp
 190
 191     else {
 192       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
 193       if(track->PropagateToInnerTOF(fHoles)){ // temporary solution
 194         //      if(track->PropagateToInnerTOF(fGeom->GetHoles())){
 195         track->SetSeedIndex(i);
 196         t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 197         new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
 198         fNseedsTOF++;
 199       }
 200       delete track;
 201     }
 202   }
 203
 204   // Sort according uncertainties on track position
 205   fTracks->Sort();
 206
 207 }
 208 //_________________________________________________________________________
 209 void AliTOFtracker::MatchTracks( Bool_t mLastStep){
 210
 211   //Match ESD tracks to clusters in TOF
 212
 213   static const Double_t kMasses[]={
 214     0.000511, 0.105658, 0.139570, 0.493677, 0.938272, 1.875613
 215   };
 216
 217   Int_t nSteps=(Int_t)(fTOFHeigth/0.1);
 218
 219   for (Int_t i=0; i<fNseedsTOF; i++) {
 220
 221     AliTOFtrack *track =(AliTOFtrack*)fTracks->UncheckedAt(i);
 222     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(track->GetSeedIndex());
 223     AliTOFtrack *trackTOFin =new AliTOFtrack(*track);
 224     if(t->GetTOFsignal()>0. )continue;
 225
 226     // Some init
 227
 228     Int_t         index[10000];
 229     Float_t        dist[10000];
 230     Float_t       cxpos[10000];
 231     Float_t       crecL[10000];
 232     Float_t trackPos[4][nSteps];
 233
 234     // Determine a window around the track
 235
 236     Double_t x,par[5];
 237     trackTOFin->GetExternalParameters(x,par);
 238     Double_t cov[15];
 239     trackTOFin->GetExternalCovariance(cov);
 240     Float_t scalefact=3.;
 241     Double_t dphi=
 242       scalefact*
 243       ((5*TMath::Sqrt(cov[0]) + 0.5*fDy + 2.5*TMath::Abs(par[2]))/fR);
 244     Double_t dz=
 245       scalefact*
 246       (5*TMath::Sqrt(cov[2]) + 0.5*fDz + 2.5*TMath::Abs(par[3]));
 247
 248     Double_t phi=TMath::ATan2(par[0],x) + trackTOFin->GetAlpha();
 249     if (phi<-TMath::Pi())phi+=2*TMath::Pi();
 250     if (phi>=TMath::Pi())phi-=2*TMath::Pi();
 251     Double_t z=par[1];
 252
 253     Int_t clind[6][fN];
 254     Int_t nc=0;
 255
 256     // find the clusters in the window of the track
 257
 258     for (Int_t k=FindClusterIndex(z-dz); k<fN; k++) {
 259       AliTOFcluster *c=fClusters[k];
 260       if (c->GetZ() > z+dz) break;
 261       if (c->IsUsed()) continue;
 262
 263       Double_t dph=TMath::Abs(c->GetPhi()-phi);
 264       if (dph>TMath::Pi()) dph-=2.*TMath::Pi();
 265       if (fabs(dph)>dphi) continue;
 266
 267       clind[0][nc] = c->GetDetInd(0);
 268       clind[1][nc] = c->GetDetInd(1);
 269       clind[2][nc] = c->GetDetInd(2);
 270       clind[3][nc] = c->GetDetInd(3);
 271       clind[4][nc] = c->GetDetInd(4);
 272       clind[5][nc] = k;
 273       nc++;
 274     }
 275
 276     //start fine propagation
 277
 278     Int_t nStepsDone = 0;
 279     for( Int_t istep=0; istep<nSteps; istep++){
 280
 281       Float_t xs=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1;
 282       Double_t ymax=xs*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
 283
 284       Bool_t skip=kFALSE;
 285       Double_t ysect=trackTOFin->GetYat(xs,skip);
 286       if(skip)break;
 287       if (ysect > ymax) {
 288         if (!trackTOFin->Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 289           break;
 290         }
 291       } else if (ysect <-ymax) {
 292         if (!trackTOFin->Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 293           break;
 294         }
 295       }
 296
 297       if(!trackTOFin->PropagateTo(xs)) {
 298         break;
 299       }
 300
 301       nStepsDone++;
 302
 303       // store the running point (Globalrf) - fine propagation
 304
 305       Double_t x,y,z;
 306       trackTOFin->GetGlobalXYZ(x,y,z);
 307       trackPos[0][istep]= (Float_t) x;
 308       trackPos[1][istep]= (Float_t) y;
 309       trackPos[2][istep]= (Float_t) z;
 310       trackPos[3][istep]= trackTOFin->GetIntegratedLength();
 311     }
 312
 313
 314     Int_t nfound = 0;
 315     for (Int_t istep=0; istep<nStepsDone; istep++) {
 316
 317       Bool_t isInside =kFALSE;
 318       Float_t ctrackPos[3];
 319
 320       ctrackPos[0]= trackPos[0][istep];
 321       ctrackPos[1]= trackPos[1][istep];
 322       ctrackPos[2]= trackPos[2][istep];
 323
 324       //now see whether the track matches any of the TOF clusters
 325
 326       for (Int_t i=0; i<nc; i++){
 327         Int_t cind[5];
 328         cind[0]= clind[0][i];
 329         cind[1]= clind[1][i];
 330         cind[2]= clind[2][i];
 331         cind[3]= clind[3][i];
 332         cind[4]= clind[4][i];
 333         Bool_t accept = kFALSE;
 334         if( mLastStep)accept = (fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos)<fdCut);
 335         if(!mLastStep)accept = (fGeom->IsInsideThePad(cind,ctrackPos));
 336         if(accept){
 337           if(!mLastStep)isInside=kTRUE;
 338           dist[nfound]=fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos);
 339           crecL[nfound]=trackPos[3][istep];
 340           index[nfound]=clind[5][i]; // store cluster id
 341           cxpos[nfound]=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1; //store prop.radius
 342           nfound++;
 343           if(isInside)break;
 344         }//end if accept
 345       } //end for on the clusters
 346       if(isInside)break;
 347     } //end for on the steps
 348
 349     if (nfound == 0 ) {
 350       fnunmatch++;
 351       continue;
 352     }
 353
 354     fnmatch++;
 355
 356     // now choose the cluster to be matched with the track.
 357
 358     Int_t idclus=0;
 359     Float_t  recL = 0.;
 360     Float_t  xpos=0.;
 361     Float_t  mindist=1000.;
 362     for (Int_t iclus= 0; iclus<nfound;iclus++){
 363       if (dist[iclus]< mindist){
 364         mindist = dist[iclus];
 365         xpos = cxpos[iclus];
 366         idclus =index[iclus];
 367         recL=crecL[iclus]+fDx*0.5;
 368       }
 369     }
 370
 371     AliTOFcluster *c=fClusters[idclus];
 372     c->Use();
 373
 374     // Track length correction for matching Step 2
 375
 376     if(mLastStep){
 377       Float_t rc=TMath::Sqrt(c->GetR()*c->GetR() + c->GetZ()*c->GetZ());
 378       Float_t rt=TMath::Sqrt(trackPos[0][70]*trackPos[0][70]
 379                              +trackPos[1][70]*trackPos[1][70]
 380                              +trackPos[2][70]*trackPos[2][70]);
 381       Float_t dlt=rc-rt;
 382       recL=trackPos[3][70]+dlt;
 383     }
 384
 385     if (
 386         (c->GetLabel(0)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 387         ||
 388         (c->GetLabel(1)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 389         ||
 390         (c->GetLabel(2)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 391         ) {
 392       fngoodmatch++;
 393     }
 394     else{
 395       fnbadmatch++;
 396     }
 397
 398     delete trackTOFin;
 399
 400     Double_t tof=50*c->GetTDC()+32; // in ps
 401     t->SetTOFsignal(tof);
 402     t->SetTOFcluster(c->GetIndex());
 403     Double_t time[10]; t->GetIntegratedTimes(time);
 404     Double_t mom=t->GetP();
 405     for(Int_t j=0;j<=5;j++){
 406       Double_t mass=kMasses[j];
 407       time[j]+=(recL-trackPos[3][0])/3e-2*TMath::Sqrt(mom*mom+mass*mass)/mom;
 408     }
 409
 410     AliTOFtrack *trackTOFout = new AliTOFtrack(*t);
 411     trackTOFout->PropagateTo(xpos);
 412     t->UpdateTrackParams(trackTOFout,AliESDtrack::kTOFout);
 413     t->SetIntegratedLength(recL);
 414     t->SetIntegratedTimes(time);
 415
 416     delete trackTOFout;
 417   }
 418 }
 419 //_________________________________________________________________________
 420 Int_t AliTOFtracker::LoadClusters(TTree *dTree) {
 421   //--------------------------------------------------------------------
 422   //This function loads the TOF clusters
 423   //--------------------------------------------------------------------
 424
 425   TBranch *branch=dTree->GetBranch("TOF");
 426   if (!branch) {
 427     Error("LoadClusters"," can't get the branch with the TOF digits !\n");
 428     return 1;
 429   }
 430
 431   TClonesArray dummy("AliTOFdigit",10000), *digits=&dummy;
 432   branch->SetAddress(&digits);
 433
 434   dTree->GetEvent(0);
 435   Int_t nd=digits->GetEntriesFast();
 436   Info("LoadClusters","number of digits: %d",nd);
 437
 438   for (Int_t i=0; i<nd; i++) {
 439     AliTOFdigit *d=(AliTOFdigit*)digits->UncheckedAt(i);
 440     Int_t dig[5]; Float_t g[3];
 441     dig[0]=d->GetSector();
 442     dig[1]=d->GetPlate();
 443     dig[2]=d->GetStrip();
 444     dig[3]=d->GetPadz();
 445     dig[4]=d->GetPadx();
 446
 447     fGeom->GetPos(dig,g);
 448
 449     Double_t h[5];
 450     h[0]=TMath::Sqrt(g[0]*g[0]+g[1]*g[1]);
 451     h[1]=TMath::ATan2(g[1],g[0]); h[2]=g[2];
 452     h[3]=d->GetTdc(); h[4]=d->GetAdc();
 453
 454     AliTOFcluster *cl=new AliTOFcluster(h,d->GetTracks(),dig,i);
 455     InsertCluster(cl);
 456   }
 457
 458   return 0;
 459 }
 460 //_________________________________________________________________________
 461 void AliTOFtracker::UnloadClusters() {
 462   //--------------------------------------------------------------------
 463   //This function unloads TOF clusters
 464   //--------------------------------------------------------------------
 465   for (Int_t i=0; i<fN; i++) delete fClusters[i];
 466   fN=0;
 467 }
 468
 469 //_________________________________________________________________________
 470 Int_t AliTOFtracker::InsertCluster(AliTOFcluster *c) {
 471   //--------------------------------------------------------------------
 472   //This function adds a cluster to the array of clusters sorted in Z
 473   //--------------------------------------------------------------------
 474   if (fN==kMaxCluster) {
 475     Error("InsertCluster","Too many clusters !\n");
 476     return 1;
 477   }
 478
 479   if (fN==0) {fClusters[fN++]=c; return 0;}
 480   Int_t i=FindClusterIndex(c->GetZ());
 481   memmove(fClusters+i+1 ,fClusters+i,(fN-i)*sizeof(AliTOFcluster*));
 482   fClusters[i]=c; fN++;
 483
 484   return 0;
 485 }
 486
 487 //_________________________________________________________________________
 488 Int_t AliTOFtracker::FindClusterIndex(Double_t z) const {
 489   //--------------------------------------------------------------------
 490   // This function returns the index of the nearest cluster
 491   //--------------------------------------------------------------------
 492   if (fN==0) return 0;
 493   if (z <= fClusters[0]->GetZ()) return 0;
 494   if (z > fClusters[fN-1]->GetZ()) return fN;
 495   Int_t b=0, e=fN-1, m=(b+e)/2;
 496   for (; b<e; m=(b+e)/2) {
 497     if (z > fClusters[m]->GetZ()) b=m+1;
 498     else e=m;
 499   }
 500   return m;
 501 }
 502