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 //           Implementation of the TPC track class
  18 //
  19 // Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  20 //-----------------------------------------------------------------
  21
  22 #include <iostream.h>
  23
  24 #include "AliCluster.h"
  25 #include "AliTPCtrack.h"
  26 #include "AliTPCcluster.h"
  27 #include "AliTPCClustersRow.h"
  28 #include "AliTPCClustersArray.h"
  29
  30 ClassImp(AliTPCtrack)
  31 //_________________________________________________________________________
  32 AliTPCtrack::AliTPCtrack(UInt_t index, const Double_t xx[5],
  33 const Double_t cc[15], Double_t xref, Double_t alpha) : AliKalmanTrack() {
  34   //-----------------------------------------------------------------
  35   // This is the main track constructor.
  36   //-----------------------------------------------------------------
  37   fX=xref;
  38   fAlpha=alpha;
  39   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
  40   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
  41   fdEdx=0.;
  42
  43   fP0=xx[0]; fP1=xx[1]; fP2=xx[2]; fP3=xx[3]; fP4=xx[4];
  44
  45   fC00=cc[0];
  46   fC10=cc[1];  fC11=cc[2];
  47   fC20=cc[3];  fC21=cc[4];  fC22=cc[5];
  48   fC30=cc[6];  fC31=cc[7];  fC32=cc[8];  fC33=cc[9];
  49   fC40=cc[10]; fC41=cc[11]; fC42=cc[12]; fC43=cc[13]; fC44=cc[14];
  50
  51   fIndex[0]=index;
  52   SetNumberOfClusters(1);
  53 }
  54
  55 //_____________________________________________________________________________
  56 AliTPCtrack::AliTPCtrack(const AliTPCtrack& t) : AliKalmanTrack(t) {
  57   //-----------------------------------------------------------------
  58   // This is a track copy constructor.
  59   //-----------------------------------------------------------------
  60   fX=t.fX;
  61   fAlpha=t.fAlpha;
  62   fdEdx=t.fdEdx;
  63
  64   fP0=t.fP0; fP1=t.fP1; fP2=t.fP2; fP3=t.fP3; fP4=t.fP4;
  65
  66   fC00=t.fC00;
  67   fC10=t.fC10;  fC11=t.fC11;
  68   fC20=t.fC20;  fC21=t.fC21;  fC22=t.fC22;
  69   fC30=t.fC30;  fC31=t.fC31;  fC32=t.fC32;  fC33=t.fC33;
  70   fC40=t.fC40;  fC41=t.fC41;  fC42=t.fC42;  fC43=t.fC43;  fC44=t.fC44;
  71
  72   Int_t n=GetNumberOfClusters();
  73   for (Int_t i=0; i<n; i++) fIndex[i]=t.fIndex[i];
  74 }
  75
  76 //_____________________________________________________________________________
  77 Int_t AliTPCtrack::Compare(const TObject *o) const {
  78   //-----------------------------------------------------------------
  79   // This function compares tracks according to the their curvature
  80   //-----------------------------------------------------------------
  81   AliTPCtrack *t=(AliTPCtrack*)o;
  82   Double_t co=TMath::Abs(t->Get1Pt());
  83   Double_t c =TMath::Abs(Get1Pt());
  84   if (c>co) return 1;
  85   else if (c<co) return -1;
  86   return 0;
  87 }
  88
  89 //_____________________________________________________________________________
  90 void AliTPCtrack::GetExternalCovariance(Double_t cc[15]) const {
  91   //-------------------------------------------------------------------------
  92   // This function returns an external representation of the covriance matrix.
  93   //   (See comments in AliTPCtrack.h about external track representation)
  94   //-------------------------------------------------------------------------
  95   Double_t a=kConversionConstant;
  96
  97   Double_t c22=fX*fX*fC33-2*fX*fC32+fC22;
  98   Double_t c42=fX*fC43-fC42;
  99   Double_t c20=fX*fC30-fC20, c21=fX*fC31-fC21, c32=fX*fC33-fC32;
 100
 101   cc[0 ]=fC00;
 102   cc[1 ]=fC10;   cc[2 ]=fC11;
 103   cc[3 ]=c20;    cc[4 ]=c21;    cc[5 ]=c22;
 104   cc[6 ]=fC40;   cc[7 ]=fC41;   cc[8 ]=c42;   cc[9 ]=fC44;
 105   cc[10]=fC30*a; cc[11]=fC31*a; cc[12]=c32*a; cc[13]=fC43*a; cc[14]=fC33*a*a;
 106
 107 }
 108
 109 //_____________________________________________________________________________
 110 Double_t AliTPCtrack::GetPredictedChi2(const AliCluster *c) const
 111 {
 112   //-----------------------------------------------------------------
 113   // This function calculates a predicted chi2 increment.
 114   //-----------------------------------------------------------------
 115   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2();
 116   r00+=fC00; r01+=fC10; r11+=fC11;
 117
 118   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
 119   if (TMath::Abs(det) < 1.e-10) {
 120     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 121     if (n>4) cerr<<n<<" AliKalmanTrack warning: Singular matrix !\n";
 122     return 1e10;
 123   }
 124   Double_t tmp=r00; r00=r11; r11=tmp; r01=-r01;
 125
 126   Double_t dy=c->GetY() - fP0, dz=c->GetZ() - fP1;
 127
 128   return (dy*r00*dy + 2*r01*dy*dz + dz*r11*dz)/det;
 129 }
 130
 131 //_____________________________________________________________________________
 132 Int_t AliTPCtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t x0,Double_t rho,Double_t pm)
 133 {
 134   //-----------------------------------------------------------------
 135   // This function propagates a track to a reference plane x=xk.
 136   //-----------------------------------------------------------------
 137   if (TMath::Abs(fP3*xk - fP2) >= 0.99999) {
 138     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 139     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Propagation failed !\n";
 140     return 0;
 141   }
 142
 143   Double_t x1=fX, x2=x1+(xk-x1), dx=x2-x1, y1=fP0, z1=fP1;
 144   Double_t c1=fP3*x1 - fP2, r1=sqrt(1.- c1*c1);
 145   Double_t c2=fP3*x2 - fP2, r2=sqrt(1.- c2*c2);
 146
 147   fP0 += dx*(c1+c2)/(r1+r2);
 148   fP1 += dx*(c1+c2)/(c1*r2 + c2*r1)*fP4;
 149
 150   //f = F - 1
 151   Double_t rr=r1+r2, cc=c1+c2, xx=x1+x2;
 152   Double_t f02=-dx*(2*rr + cc*(c1/r1 + c2/r2))/(rr*rr);
 153   Double_t f03= dx*(rr*xx + cc*(c1*x1/r1+c2*x2/r2))/(rr*rr);
 154   Double_t cr=c1*r2+c2*r1;
 155   Double_t f12=-dx*fP4*(2*cr + cc*(c2*c1/r1-r1 + c1*c2/r2-r2))/(cr*cr);
 156   Double_t f13=dx*fP4*(cr*xx-cc*(r1*x2-c2*c1*x1/r1+r2*x1-c1*c2*x2/r2))/(cr*cr);
 157   Double_t f14= dx*cc/cr;
 158
 159   //b = C*ft
 160   Double_t b00=f02*fC20 + f03*fC30, b01=f12*fC20 + f13*fC30 + f14*fC40;
 161   Double_t b10=f02*fC21 + f03*fC31, b11=f12*fC21 + f13*fC31 + f14*fC41;
 162   Double_t b20=f02*fC22 + f03*fC32, b21=f12*fC22 + f13*fC32 + f14*fC42;
 163   Double_t b30=f02*fC32 + f03*fC33, b31=f12*fC32 + f13*fC33 + f14*fC43;
 164   Double_t b40=f02*fC42 + f03*fC43, b41=f12*fC42 + f13*fC43 + f14*fC44;
 165
 166   //a = f*b = f*C*ft
 167   Double_t a00=f02*b20+f03*b30,a01=f02*b21+f03*b31,a11=f12*b21+f13*b31+f14*b41;
 168
 169   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 170   fC00 += a00 + 2*b00;
 171   fC10 += a01 + b01 + b10;
 172   fC20 += b20;
 173   fC30 += b30;
 174   fC40 += b40;
 175   fC11 += a11 + 2*b11;
 176   fC21 += b21;
 177   fC31 += b31;
 178   fC41 += b41;
 179
 180   fX=x2;
 181
 182   //Multiple scattering******************
 183   Double_t d=sqrt((x1-fX)*(x1-fX)+(y1-fP0)*(y1-fP0)+(z1-fP1)*(z1-fP1));
 184   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(Get1Pt()*Get1Pt());
 185   Double_t beta2=p2/(p2 + pm*pm);
 186   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*d/x0*rho;
 187   //Double_t theta2=1.0259e-6*10*10/20/(beta2*p2)*d*rho;
 188
 189   Double_t ey=fP3*fX - fP2, ez=fP4;
 190   Double_t xz=fP3*ez, zz1=ez*ez+1, xy=fP2+ey;
 191
 192   fC33 += xz*xz*theta2;
 193   fC32 += xz*ez*xy*theta2;
 194   fC43 += xz*zz1*theta2;
 195   fC22 += (2*ey*ez*ez*fP2+1-ey*ey+ez*ez+fP2*fP2*ez*ez)*theta2;
 196   fC42 += ez*zz1*xy*theta2;
 197   fC44 += zz1*zz1*theta2;
 198
 199   //Energy losses************************
 200   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2)) - beta2)*d*rho;
 201   if (x1 < x2) dE=-dE;
 202   cc=fP3;
 203   fP3*=(1.- sqrt(p2+pm*pm)/p2*dE);
 204   fP2+=fX*(fP3-cc);
 205
 206   return 1;
 207 }
 208
 209 //_____________________________________________________________________________
 210 Int_t AliTPCtrack::PropagateToVertex(Double_t x0,Double_t rho,Double_t pm)
 211 {
 212   //-----------------------------------------------------------------
 213   // This function propagates tracks to the "vertex".
 214   //-----------------------------------------------------------------
 215   Double_t c=fP3*fX - fP2;
 216   Double_t tgf=-fP2/(fP3*fP0 + sqrt(1-c*c));
 217   Double_t snf=tgf/sqrt(1.+ tgf*tgf);
 218   Double_t xv=(fP2+snf)/fP3;
 219   return PropagateTo(xv,x0,rho,pm);
 220 }
 221
 222 //_____________________________________________________________________________
 223 Int_t AliTPCtrack::Update(const AliCluster *c, Double_t chisq, UInt_t index) {
 224   //-----------------------------------------------------------------
 225   // This function associates a cluster with this track.
 226   //-----------------------------------------------------------------
 227   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2();
 228   r00+=fC00; r01+=fC10; r11+=fC11;
 229   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
 230   Double_t tmp=r00; r00=r11/det; r11=tmp/det; r01=-r01/det;
 231
 232   Double_t k00=fC00*r00+fC10*r01, k01=fC00*r01+fC10*r11;
 233   Double_t k10=fC10*r00+fC11*r01, k11=fC10*r01+fC11*r11;
 234   Double_t k20=fC20*r00+fC21*r01, k21=fC20*r01+fC21*r11;
 235   Double_t k30=fC30*r00+fC31*r01, k31=fC30*r01+fC31*r11;
 236   Double_t k40=fC40*r00+fC41*r01, k41=fC40*r01+fC41*r11;
 237
 238   Double_t dy=c->GetY() - fP0, dz=c->GetZ() - fP1;
 239   Double_t cur=fP3 + k30*dy + k31*dz, eta=fP2 + k20*dy + k21*dz;
 240   if (TMath::Abs(cur*fX-eta) >= 0.99999) {
 241     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 242     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Filtering failed !\n";
 243     return 0;
 244   }
 245
 246   fP0 += k00*dy + k01*dz;
 247   fP1 += k10*dy + k11*dz;
 248   fP2  = eta;
 249   fP3  = cur;
 250   fP4 += k40*dy + k41*dz;
 251
 252   Double_t c01=fC10, c02=fC20, c03=fC30, c04=fC40;
 253   Double_t c12=fC21, c13=fC31, c14=fC41;
 254
 255   fC00-=k00*fC00+k01*fC10; fC10-=k00*c01+k01*fC11;
 256   fC20-=k00*c02+k01*c12;   fC30-=k00*c03+k01*c13;
 257   fC40-=k00*c04+k01*c14;
 258
 259   fC11-=k10*c01+k11*fC11;
 260   fC21-=k10*c02+k11*c12;   fC31-=k10*c03+k11*c13;
 261   fC41-=k10*c04+k11*c14;
 262
 263   fC22-=k20*c02+k21*c12;   fC32-=k20*c03+k21*c13;
 264   fC42-=k20*c04+k21*c14;
 265
 266   fC33-=k30*c03+k31*c13;
 267   fC43-=k30*c04+k31*c14;
 268
 269   fC44-=k40*c04+k41*c14;
 270
 271   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 272   fIndex[n]=index;
 273   SetNumberOfClusters(n+1);
 274   SetChi2(GetChi2()+chisq);
 275
 276   return 1;
 277 }
 278
 279 //_____________________________________________________________________________
 280 Int_t AliTPCtrack::Rotate(Double_t alpha)
 281 {
 282   //-----------------------------------------------------------------
 283   // This function rotates this track.
 284   //-----------------------------------------------------------------
 285   fAlpha += alpha;
 286   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 287   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 288
 289   Double_t x1=fX, y1=fP0;
 290   Double_t ca=cos(alpha), sa=sin(alpha);
 291   Double_t r1=fP3*fX - fP2;
 292
 293   fX = x1*ca + y1*sa;
 294   fP0=-x1*sa + y1*ca;
 295   fP2=fP2*ca + (fP3*y1 + sqrt(1.- r1*r1))*sa;
 296
 297   Double_t r2=fP3*fX - fP2;
 298   if (TMath::Abs(r2) >= 0.99999) {
 299     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 300     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Rotation failed !\n";
 301     return 0;
 302   }
 303
 304   Double_t y0=fP0 + sqrt(1.- r2*r2)/fP3;
 305   if ((fP0-y0)*fP3 >= 0.) {
 306     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 307     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Rotation failed !!!\n";
 308     return 0;
 309   }
 310
 311   //f = F - 1
 312   Double_t f00=ca-1,    f23=(y1 - r1*x1/sqrt(1.- r1*r1))*sa,
 313            f20=fP3*sa,  f22=(ca + sa*r1/sqrt(1.- r1*r1))-1;
 314
 315   //b = C*ft
 316   Double_t b00=fC00*f00, b02=fC00*f20+fC30*f23+fC20*f22;
 317   Double_t b10=fC10*f00, b12=fC10*f20+fC31*f23+fC21*f22;
 318   Double_t b20=fC20*f00, b22=fC20*f20+fC32*f23+fC22*f22;
 319   Double_t b30=fC30*f00, b32=fC30*f20+fC33*f23+fC32*f22;
 320   Double_t b40=fC40*f00, b42=fC40*f20+fC43*f23+fC42*f22;
 321
 322   //a = f*b = f*C*ft
 323   Double_t a00=f00*b00, a02=f00*b02, a22=f20*b02+f23*b32+f22*b22;
 324
 325   // *** Double_t dy2=fCyy;
 326
 327   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 328   fC00 += a00 + 2*b00;
 329   fC10 += b10;
 330   fC20 += a02+b20+b02;
 331   fC30 += b30;
 332   fC40 += b40;
 333   fC21 += b12;
 334   fC32 += b32;
 335   fC22 += a22 + 2*b22;
 336   fC42 += b42;
 337
 338   // *** fCyy+=dy2*sa*sa*r1*r1/(1.- r1*r1);
 339   // *** fCzz+=d2y*sa*sa*fT*fT/(1.- r1*r1);
 340
 341   return 1;
 342 }
 343
 344 //_____________________________________________________________________________
 345 void AliTPCtrack::CookLabel(AliTPCClustersArray *ca) {
 346   //-----------------------------------------------------------------
 347   // This function cooks the track label. If label<0, this track is fake.
 348   //-----------------------------------------------------------------
 349   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 350   Int_t *lb=new Int_t[n];
 351   Int_t *mx=new Int_t[n];
 352   AliTPCcluster **clusters=new AliTPCcluster*[n];
 353
 354   Int_t i;
 355   Int_t sec,row,ncl;
 356   for (i=0; i<n; i++) {
 357      lb[i]=mx[i]=0;
 358      GetCluster(i,sec,row,ncl);
 359      AliTPCClustersRow *clrow=ca->GetRow(sec,row);
 360      clusters[i]=(AliTPCcluster*)(*clrow)[ncl];
 361   }
 362
 363   Int_t lab=123456789;
 364   for (i=0; i<n; i++) {
 365     AliTPCcluster *c=clusters[i];
 366     lab=TMath::Abs(c->GetLabel(0));
 367     Int_t j;
 368     for (j=0; j<n; j++)
 369       if (lb[j]==lab || mx[j]==0) break;
 370     lb[j]=lab;
 371     (mx[j])++;
 372   }
 373
 374   Int_t max=0;
 375   for (i=0; i<n; i++)
 376     if (mx[i]>max) {max=mx[i]; lab=lb[i];}
 377
 378   for (i=0; i<n; i++) {
 379     AliTPCcluster *c=clusters[i];
 380     if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 381         TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 382   }
 383
 384   SetLabel(-lab);
 385   if (1.-Float_t(max)/n <= 0.10) {
 386     //Int_t tail=Int_t(0.08*fN);
 387      Int_t tail=14;
 388      max=0;
 389      for (i=1; i<=tail; i++) {
 390        AliTPCcluster *c=clusters[n-i];
 391        if (lab == TMath::Abs(c->GetLabel(0)) ||
 392            lab == TMath::Abs(c->GetLabel(1)) ||
 393            lab == TMath::Abs(c->GetLabel(2))) max++;
 394      }
 395      if (max >= Int_t(0.5*tail)) SetLabel(lab);
 396   }
 397 /*
 398 if (lab==111)
 399    for (i=0; i<n; i++) {
 400      AliTPCcluster *c=clusters[i];
 401      cerr<<i<<' '<<c->GetLabel(0)<<endl;
 402    }
 403 */
 404   delete[] lb;
 405   delete[] mx;
 406   delete[] clusters;
 407 }