TPC/AliTPCtrack.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 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.17  2003/02/19 08:49:46  hristov
  19 Track time measurement (S.Radomski)
  20
  21 Revision 1.16  2003/02/06 11:11:36  kowal2
  22 Added a few get methods by Jiri Chudoba
  23
  24 Revision 1.15  2002/11/25 09:33:30  hristov
  25 Tracking of secondaries (M.Ivanov)
  26
  27 Revision 1.14  2002/10/23 13:45:00  hristov
  28 Fatal if no magnetic field set for the reconstruction (Y.Belikov)
  29
  30 Revision 1.13  2002/10/23 07:17:34  alibrary
  31 Introducing Riostream.h
  32
  33 Revision 1.12  2002/10/14 14:57:43  hristov
  34 Merging the VirtualMC branch to the main development branch (HEAD)
  35
  36 Revision 1.9.6.1  2002/10/11 08:34:48  hristov
  37 Updating VirtualMC to v3-09-02
  38
  39 Revision 1.11  2002/07/19 07:34:42  kowal2
  40 Logs added
  41
  42 */
  43
  44
  45 //-----------------------------------------------------------------
  46 //           Implementation of the TPC track class
  47 //
  48 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  49 //-----------------------------------------------------------------
  50
  51 #include <Riostream.h>
  52
  53 #include "AliTPCtrack.h"
  54 #include "AliTPCcluster.h"
  55 #include "AliTPCClustersRow.h"
  56 #include "AliTPCClustersArray.h"
  57
  58 ClassImp(AliTPCtrack)
  59
  60 //_________________________________________________________________________
  61 AliTPCtrack::AliTPCtrack(): AliKalmanTrack()
  62 {
  63   fX = fP0 = fP1 = fP2 = fP3 = fP3 = fP4 = 0.0;
  64   fAlpha = fdEdx = 0.0;
  65 }
  66
  67 //_________________________________________________________________________
  68 AliTPCtrack::AliTPCtrack(UInt_t index, const Double_t xx[5],
  69 const Double_t cc[15], Double_t xref, Double_t alpha) : AliKalmanTrack() {
  70   //-----------------------------------------------------------------
  71   // This is the main track constructor.
  72   //-----------------------------------------------------------------
  73   fX=xref;
  74   fAlpha=alpha;
  75   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
  76   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
  77   fdEdx=0.;
  78
  79   fP0=xx[0]; fP1=xx[1]; fP2=xx[2]; fP3=xx[3]; fP4=xx[4];
  80
  81   fC00=cc[0];
  82   fC10=cc[1];  fC11=cc[2];
  83   fC20=cc[3];  fC21=cc[4];  fC22=cc[5];
  84   fC30=cc[6];  fC31=cc[7];  fC32=cc[8];  fC33=cc[9];
  85   fC40=cc[10]; fC41=cc[11]; fC42=cc[12]; fC43=cc[13]; fC44=cc[14];
  86
  87   fIndex[0]=index;
  88   SetNumberOfClusters(1);
  89
  90 }
  91
  92 //_____________________________________________________________________________
  93 AliTPCtrack::AliTPCtrack(const AliKalmanTrack& t,Double_t alpha) :
  94 AliKalmanTrack(t) {
  95   //-----------------------------------------------------------------
  96   // Conversion AliKalmanTrack -> AliTPCtrack.
  97   //-----------------------------------------------------------------
  98   SetChi2(0.);
  99   SetNumberOfClusters(0);
 100
 101   fdEdx  = 0.;
 102   fAlpha = alpha;
 103   if      (fAlpha < -TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 104   else if (fAlpha >= TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 105
 106   //Conversion of the track parameters
 107   Double_t x,p[5]; t.GetExternalParameters(x,p);
 108   fX=x;    x=GetConvConst();
 109   fP0=p[0];
 110   fP1=p[1];
 111   fP3=p[3];
 112   fP4=p[4]/x;
 113   fP2=fP4*fX - p[2];
 114
 115   //Conversion of the covariance matrix
 116   Double_t c[15]; t.GetExternalCovariance(c);
 117   c[10]/=x; c[11]/=x; c[12]/=x; c[13]/=x; c[14]/=x*x;
 118
 119   Double_t c22=fX*fX*c[14] - 2*fX*c[12] + c[5];
 120   Double_t c32=fX*c[13] - c[8];
 121   Double_t c20=fX*c[10] - c[3], c21=fX*c[11] - c[4], c42=fX*c[14] - c[12];
 122
 123   fC00=c[0 ];
 124   fC10=c[1 ];   fC11=c[2 ];
 125   fC20=c20;     fC21=c21;     fC22=c22;
 126   fC30=c[6 ];   fC31=c[7 ];   fC32=c32;   fC33=c[9 ];
 127   fC40=c[10];   fC41=c[11];   fC42=c42;   fC43=c[13]; fC44=c[14];
 128
 129 }
 130
 131 //_____________________________________________________________________________
 132 AliTPCtrack::AliTPCtrack(const AliTPCtrack& t) : AliKalmanTrack(t) {
 133   //-----------------------------------------------------------------
 134   // This is a track copy constructor.
 135   //-----------------------------------------------------------------
 136   fX=t.fX;
 137   fAlpha=t.fAlpha;
 138   fdEdx=t.fdEdx;
 139
 140   fP0=t.fP0; fP1=t.fP1; fP2=t.fP2; fP3=t.fP3; fP4=t.fP4;
 141
 142   fC00=t.fC00;
 143   fC10=t.fC10;  fC11=t.fC11;
 144   fC20=t.fC20;  fC21=t.fC21;  fC22=t.fC22;
 145   fC30=t.fC30;  fC31=t.fC31;  fC32=t.fC32;  fC33=t.fC33;
 146   fC40=t.fC40;  fC41=t.fC41;  fC42=t.fC42;  fC43=t.fC43;  fC44=t.fC44;
 147
 148   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 149   for (Int_t i=0; i<n; i++) fIndex[i]=t.fIndex[i];
 150 }
 151
 152 //_____________________________________________________________________________
 153 Int_t AliTPCtrack::Compare(const TObject *o) const {
 154   //-----------------------------------------------------------------
 155   // This function compares tracks according to the their curvature
 156   //-----------------------------------------------------------------
 157   AliTPCtrack *t=(AliTPCtrack*)o;
 158   //Double_t co=TMath::Abs(t->Get1Pt());
 159   //Double_t c =TMath::Abs(Get1Pt());
 160   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
 161   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
 162   if (c>co) return 1;
 163   else if (c<co) return -1;
 164   return 0;
 165 }
 166
 167 //_____________________________________________________________________________
 168 void AliTPCtrack::GetExternalCovariance(Double_t cc[15]) const {
 169   //-------------------------------------------------------------------------
 170   // This function returns an external representation of the covriance matrix.
 171   //   (See comments in AliTPCtrack.h about external track representation)
 172   //-------------------------------------------------------------------------
 173   Double_t a=GetConvConst();
 174
 175   Double_t c22=fX*fX*fC44-2*fX*fC42+fC22;
 176   Double_t c32=fX*fC43-fC32;
 177   Double_t c20=fX*fC40-fC20, c21=fX*fC41-fC21, c42=fX*fC44-fC42;
 178
 179   cc[0 ]=fC00;
 180   cc[1 ]=fC10;   cc[2 ]=fC11;
 181   cc[3 ]=c20;    cc[4 ]=c21;    cc[5 ]=c22;
 182   cc[6 ]=fC30;   cc[7 ]=fC31;   cc[8 ]=c32;   cc[9 ]=fC33;
 183   cc[10]=fC40*a; cc[11]=fC41*a; cc[12]=c42*a; cc[13]=fC43*a; cc[14]=fC44*a*a;
 184
 185 }
 186
 187 //_____________________________________________________________________________
 188 Double_t AliTPCtrack::GetPredictedChi2(const AliCluster *c) const
 189 {
 190   //-----------------------------------------------------------------
 191   // This function calculates a predicted chi2 increment.
 192   //-----------------------------------------------------------------
 193   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2();
 194   r00+=fC00; r01+=fC10; r11+=fC11;
 195
 196   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
 197   if (TMath::Abs(det) < 1.e-10) {
 198     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 199     if (n>4) cerr<<n<<" AliKalmanTrack warning: Singular matrix !\n";
 200     return 1e10;
 201   }
 202   Double_t tmp=r00; r00=r11; r11=tmp; r01=-r01;
 203
 204   Double_t dy=c->GetY() - fP0, dz=c->GetZ() - fP1;
 205
 206   return (dy*r00*dy + 2*r01*dy*dz + dz*r11*dz)/det;
 207 }
 208
 209 //_____________________________________________________________________________
 210 Int_t AliTPCtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t x0,Double_t rho) {
 211   //-----------------------------------------------------------------
 212   // This function propagates a track to a reference plane x=xk.
 213   //-----------------------------------------------------------------
 214   if (TMath::Abs(fP4*xk - fP2) >= 0.9) {
 215     //    Int_t n=GetNumberOfClusters();
 216     //if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Propagation failed !\n";
 217     return 0;
 218   }
 219
 220   // old position for time [SR, GSI 17.02.2003]
 221   Double_t oldX = fX;
 222   Double_t oldY = fP0;
 223   Double_t oldZ = fP1;
 224   //
 225
 226   Double_t x1=fX, x2=x1+(xk-x1), dx=x2-x1, y1=fP0, z1=fP1;
 227   Double_t c1=fP4*x1 - fP2, r1=sqrt(1.- c1*c1);
 228   Double_t c2=fP4*x2 - fP2, r2=sqrt(1.- c2*c2);
 229
 230   fP0 += dx*(c1+c2)/(r1+r2);
 231   fP1 += dx*(c1+c2)/(c1*r2 + c2*r1)*fP3;
 232
 233   //f = F - 1
 234   Double_t rr=r1+r2, cc=c1+c2, xx=x1+x2;
 235   Double_t f02=-dx*(2*rr + cc*(c1/r1 + c2/r2))/(rr*rr);
 236   Double_t f04= dx*(rr*xx + cc*(c1*x1/r1+c2*x2/r2))/(rr*rr);
 237   Double_t cr=c1*r2+c2*r1;
 238   Double_t f12=-dx*fP3*(2*cr + cc*(c2*c1/r1-r1 + c1*c2/r2-r2))/(cr*cr);
 239   Double_t f13= dx*cc/cr;
 240   Double_t f14=dx*fP3*(cr*xx-cc*(r1*x2-c2*c1*x1/r1+r2*x1-c1*c2*x2/r2))/(cr*cr);
 241
 242   //b = C*ft
 243   Double_t b00=f02*fC20 + f04*fC40, b01=f12*fC20 + f14*fC40 + f13*fC30;
 244   Double_t b10=f02*fC21 + f04*fC41, b11=f12*fC21 + f14*fC41 + f13*fC31;
 245   Double_t b20=f02*fC22 + f04*fC42, b21=f12*fC22 + f14*fC42 + f13*fC32;
 246   Double_t b30=f02*fC32 + f04*fC43, b31=f12*fC32 + f14*fC43 + f13*fC33;
 247   Double_t b40=f02*fC42 + f04*fC44, b41=f12*fC42 + f14*fC44 + f13*fC43;
 248
 249   //a = f*b = f*C*ft
 250   Double_t a00=f02*b20+f04*b40,a01=f02*b21+f04*b41,a11=f12*b21+f14*b41+f13*b31;
 251
 252   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 253   fC00 += a00 + 2*b00;
 254   fC10 += a01 + b01 + b10;
 255   fC20 += b20;
 256   fC30 += b30;
 257   fC40 += b40;
 258   fC11 += a11 + 2*b11;
 259   fC21 += b21;
 260   fC31 += b31;
 261   fC41 += b41;
 262
 263   fX=x2;
 264
 265   //Multiple scattering******************
 266   Double_t d=sqrt((x1-fX)*(x1-fX)+(y1-fP0)*(y1-fP0)+(z1-fP1)*(z1-fP1));
 267   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(Get1Pt()*Get1Pt());
 268   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
 269   //Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*d/x0*rho;
 270   Double_t theta2=1.0259e-6*10*10/20/(beta2*p2)*d*rho;
 271
 272   Double_t ey=fP4*fX - fP2, ez=fP3;
 273   Double_t xz=fP4*ez, zz1=ez*ez+1, xy=fP2+ey;
 274
 275   fC22 += (2*ey*ez*ez*fP2+1-ey*ey+ez*ez+fP2*fP2*ez*ez)*theta2;
 276   fC32 += ez*zz1*xy*theta2;
 277   fC33 += zz1*zz1*theta2;
 278   fC42 += xz*ez*xy*theta2;
 279   fC43 += xz*zz1*theta2;
 280   fC44 += xz*xz*theta2;
 281
 282   //Energy losses************************
 283   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2)) - beta2)*d*rho;
 284   if (x1 < x2) dE=-dE;
 285   cc=fP4;
 286   fP4*=(1.- sqrt(p2+GetMass()*GetMass())/p2*dE);
 287   fP2+=fX*(fP4-cc);
 288
 289   // Integrated Time [SR, GSI, 17.02.2003]
 290   if (IsStartedTimeIntegral()) {
 291     Double_t l2 = (fX-oldX)*(fX-oldX)+(fP0-oldY)*(fP0-oldY)+(fP1-oldZ)*(fP1-oldZ);
 292     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 293   }
 294   //
 295
 296   return 1;
 297 }
 298
 299 //_____________________________________________________________________________
 300 Int_t AliTPCtrack::PropagateToVertex(Double_t x0,Double_t rho)
 301 {
 302   //-----------------------------------------------------------------
 303   // This function propagates tracks to the "vertex".
 304   //-----------------------------------------------------------------
 305   Double_t c=fP4*fX - fP2;
 306   Double_t tgf=-fP2/(fP4*fP0 + sqrt(1-c*c));
 307   Double_t snf=tgf/sqrt(1.+ tgf*tgf);
 308   Double_t xv=(fP2+snf)/fP4;
 309   return PropagateTo(xv,x0,rho);
 310 }
 311
 312 //_____________________________________________________________________________
 313 Int_t AliTPCtrack::Update(const AliCluster *c, Double_t chisq, UInt_t index) {
 314   //-----------------------------------------------------------------
 315   // This function associates a cluster with this track.
 316   //-----------------------------------------------------------------
 317   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2();
 318   r00+=fC00; r01+=fC10; r11+=fC11;
 319   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
 320   Double_t tmp=r00; r00=r11/det; r11=tmp/det; r01=-r01/det;
 321
 322   Double_t k00=fC00*r00+fC10*r01, k01=fC00*r01+fC10*r11;
 323   Double_t k10=fC10*r00+fC11*r01, k11=fC10*r01+fC11*r11;
 324   Double_t k20=fC20*r00+fC21*r01, k21=fC20*r01+fC21*r11;
 325   Double_t k30=fC30*r00+fC31*r01, k31=fC30*r01+fC31*r11;
 326   Double_t k40=fC40*r00+fC41*r01, k41=fC40*r01+fC41*r11;
 327
 328   Double_t dy=c->GetY() - fP0, dz=c->GetZ() - fP1;
 329   Double_t cur=fP4 + k40*dy + k41*dz, eta=fP2 + k20*dy + k21*dz;
 330   if (TMath::Abs(cur*fX-eta) >= 0.9) {
 331     //    Int_t n=GetNumberOfClusters();
 332     //if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Filtering failed !\n";
 333     return 0;
 334   }
 335
 336   fP0 += k00*dy + k01*dz;
 337   fP1 += k10*dy + k11*dz;
 338   fP2  = eta;
 339   fP3 += k30*dy + k31*dz;
 340   fP4  = cur;
 341
 342   Double_t c01=fC10, c02=fC20, c03=fC30, c04=fC40;
 343   Double_t c12=fC21, c13=fC31, c14=fC41;
 344
 345   fC00-=k00*fC00+k01*fC10; fC10-=k00*c01+k01*fC11;
 346   fC20-=k00*c02+k01*c12;   fC30-=k00*c03+k01*c13;
 347   fC40-=k00*c04+k01*c14;
 348
 349   fC11-=k10*c01+k11*fC11;
 350   fC21-=k10*c02+k11*c12;   fC31-=k10*c03+k11*c13;
 351   fC41-=k10*c04+k11*c14;
 352
 353   fC22-=k20*c02+k21*c12;   fC32-=k20*c03+k21*c13;
 354   fC42-=k20*c04+k21*c14;
 355
 356   fC33-=k30*c03+k31*c13;
 357   fC43-=k40*c03+k41*c13;
 358
 359   fC44-=k40*c04+k41*c14;
 360
 361   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 362   fIndex[n]=index;
 363   SetNumberOfClusters(n+1);
 364   SetChi2(GetChi2()+chisq);
 365
 366   return 1;
 367 }
 368
 369 //_____________________________________________________________________________
 370 Int_t AliTPCtrack::Rotate(Double_t alpha)
 371 {
 372   //-----------------------------------------------------------------
 373   // This function rotates this track.
 374   //-----------------------------------------------------------------
 375   fAlpha += alpha;
 376   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 377   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 378
 379   Double_t x1=fX, y1=fP0;
 380   Double_t ca=cos(alpha), sa=sin(alpha);
 381   Double_t r1=fP4*fX - fP2;
 382
 383   fX = x1*ca + y1*sa;
 384   fP0=-x1*sa + y1*ca;
 385   fP2=fP2*ca + (fP4*y1 + sqrt(1.- r1*r1))*sa;
 386
 387   Double_t r2=fP4*fX - fP2;
 388   if (TMath::Abs(r2) >= 0.99999) {
 389     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 390     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Rotation failed !\n";
 391     return 0;
 392   }
 393
 394   Double_t y0=fP0 + sqrt(1.- r2*r2)/fP4;
 395   if ((fP0-y0)*fP4 >= 0.) {
 396     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 397     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Rotation failed !!!\n";
 398     return 0;
 399   }
 400
 401   //f = F - 1
 402   Double_t f00=ca-1,    f24=(y1 - r1*x1/sqrt(1.- r1*r1))*sa,
 403            f20=fP4*sa,  f22=(ca + sa*r1/sqrt(1.- r1*r1))-1;
 404
 405   //b = C*ft
 406   Double_t b00=fC00*f00, b02=fC00*f20+fC40*f24+fC20*f22;
 407   Double_t b10=fC10*f00, b12=fC10*f20+fC41*f24+fC21*f22;
 408   Double_t b20=fC20*f00, b22=fC20*f20+fC42*f24+fC22*f22;
 409   Double_t b30=fC30*f00, b32=fC30*f20+fC43*f24+fC32*f22;
 410   Double_t b40=fC40*f00, b42=fC40*f20+fC44*f24+fC42*f22;
 411
 412   //a = f*b = f*C*ft
 413   Double_t a00=f00*b00, a02=f00*b02, a22=f20*b02+f24*b42+f22*b22;
 414
 415   // *** Double_t dy2=fCyy;
 416
 417   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 418   fC00 += a00 + 2*b00;
 419   fC10 += b10;
 420   fC20 += a02+b20+b02;
 421   fC30 += b30;
 422   fC40 += b40;
 423   fC21 += b12;
 424   fC32 += b32;
 425   fC22 += a22 + 2*b22;
 426   fC42 += b42;
 427
 428   // *** fCyy+=dy2*sa*sa*r1*r1/(1.- r1*r1);
 429   // *** fCzz+=d2y*sa*sa*fT*fT/(1.- r1*r1);
 430
 431   return 1;
 432 }
 433
 434 void AliTPCtrack::ResetCovariance() {
 435   //------------------------------------------------------------------
 436   //This function makes a track forget its history :)
 437   //------------------------------------------------------------------
 438
 439   fC00*=10.;
 440   fC10=0.;  fC11*=10.;
 441   fC20=0.;  fC21=0.;  fC22*=10.;
 442   fC30=0.;  fC31=0.;  fC32=0.;  fC33*=10.;
 443   fC40=0.;  fC41=0.;  fC42=0.;  fC43=0.;  fC44*=10.;
 444
 445 }
 446
 447 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 448 Double_t AliTPCtrack::Phi() const {
 449
 450   Double_t phi =  TMath::ASin(GetSnp()) + fAlpha;
 451   if (phi<0) phi+=2*TMath::Pi();
 452   if (phi>=2*TMath::Pi()) phi-=2*TMath::Pi();
 453   return phi;
 454 }
 455 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 456