6a5a48595cd0ef74a6e18f654c38c2cf15233bbf
[u/mrichter/AliRoot.git] / HLT / src / AliL3Track.cxx
1 //$Id$
2
3 // Author: Anders Vestbo <mailto:vestbo$fi.uib.no>, Uli Frankenfeld <mailto:franken@fi.uib.no>
4 //*-- Copyright &copy ASV
5
6 #include "AliL3StandardIncludes.h"
7
8 #include "AliL3RootTypes.h"
9 #include "AliL3Logging.h"
10 #include "AliL3Track.h"
11 #include "AliL3Transform.h"
12 #include "AliL3Vertex.h"
13
14
15 //_____________________________________________________________
16 // AliL3Track
17 //
18 // Track base class
19 //Begin_Html
20 /*
21 <img src="track_coordinates.gif">
22 */
23 //End_Html
24
25 ClassImp(AliL3Track)
26
27 Float_t AliL3Track::BFACT = 0.0029980;
28 Double_t AliL3Track::pi=3.14159265358979323846;
29
30 AliL3Track::AliL3Track()
31 {
32   //Constructor
33
34   fNHits = 0;
35   fMCid = -1;
36   fKappa=0;
37   fRadius=0;
38   fCenterX=0;
39   fCenterY=0;
40   ComesFromMainVertex(false);
41   fQ = 0;
42   fPhi0=0;
43   fPsi=0;
44   fR0=0;
45   fTanl=0;
46   fZ0=0;
47   fPt=0;
48   fLength=0;
49   fIsLocal=true;
50   fRowRange[0]=0;
51   fRowRange[1]=0;
52   memset(fHitNumbers,0,159*sizeof(UInt_t));
53 }
54
55 void AliL3Track::Set(AliL3Track *tpt){
56   
57   SetRowRange(tpt->GetFirstRow(),tpt->GetLastRow());
58   SetPhi0(tpt->GetPhi0());
59   SetKappa(tpt->GetKappa());
60   SetNHits(tpt->GetNHits());
61   SetFirstPoint(tpt->GetFirstPointX(),tpt->GetFirstPointY(),tpt->GetFirstPointZ());
62   SetLastPoint(tpt->GetLastPointX(),tpt->GetLastPointY(),tpt->GetLastPointZ());
63   SetPt(tpt->GetPt());
64   SetPsi(tpt->GetPsi());
65   SetTgl(tpt->GetTgl());
66   SetCharge(tpt->GetCharge());
67   SetHits(tpt->GetNHits(),(UInt_t *)tpt->GetHitNumbers());
68 }
69
70 Int_t AliL3Track::Compare(const AliL3Track *track) const
71 {
72   if(track->GetNHits() < GetNHits()) return 1;
73   if(track->GetNHits() > GetNHits()) return -1;
74   return 0;
75 }
76
77 AliL3Track::~AliL3Track()
78 {
79   //Nothing to do
80 }
81
82 Double_t AliL3Track::GetP() const
83 {
84   // Returns total momentum.  
85   return fabs(GetPt())*sqrt(1. + GetTgl()*GetTgl());
86 }
87
88 Double_t AliL3Track::GetPseudoRapidity() const
89 {
90   return 0.5 * log((GetP() + GetPz()) / (GetP() - GetPz()));
91 }
92
93 /*
94 Double_t AliL3Track::GetEta() const
95 {
96   return GetPseudoRapidity();
97 }
98 */
99
100 Double_t AliL3Track::GetRapidity() const
101 {
102   Double_t m_pi = 0.13957;
103   return 0.5 * log((m_pi + GetPz()) / (m_pi - GetPz()));
104 }
105
106 void AliL3Track::Rotate(Int_t slice,Bool_t tolocal)
107 {
108   //Rotate track to global parameters
109   //If flag tolocal is set, the track is rotated
110   //to local coordinates.
111
112   
113   Float_t psi[1] = {GetPsi()};
114   if(!tolocal)
115     AliL3Transform::Local2GlobalAngle(psi,slice);
116   else
117     AliL3Transform::Global2LocalAngle(psi,slice);
118   SetPsi(psi[0]);
119   Float_t first[3];
120   first[0] = GetFirstPointX();
121   first[1] = GetFirstPointY();
122   first[2] = GetFirstPointZ();
123   if(!tolocal)
124     AliL3Transform::Local2Global(first,slice);
125   else
126     AliL3Transform::Global2Local(first,slice,kTRUE);
127   
128   SetFirstPoint(first[0],first[1],first[2]);
129   Float_t last[3];
130   last[0] = GetLastPointX();
131   last[1] = GetLastPointY();
132   last[2] = GetLastPointZ();
133   if(!tolocal)
134     AliL3Transform::Local2Global(last,slice);
135   else
136     AliL3Transform::Global2Local(last,slice,kTRUE);
137   SetLastPoint(last[0],last[1],last[2]);
138   
139   Float_t center[3] = {GetCenterX(),GetCenterY(),0};
140   if(!tolocal)
141     AliL3Transform::Local2Global(center,slice);
142   else
143     AliL3Transform::Global2Local(center,slice,kTRUE);
144   SetCenterX(center[0]);
145   SetCenterY(center[1]);
146   
147   if(!tolocal)
148     fIsLocal=kFALSE;
149   else
150     fIsLocal=kTRUE;
151 }
152
153 void AliL3Track::CalculateHelix(){
154   //Calculate Radius, CenterX and CenterY from Psi, X0, Y0
155   //
156   
157   fRadius = fPt / (BFACT*AliL3Transform::GetBField());
158   if(fRadius) fKappa = -fQ*1./fRadius;
159   else fRadius = 999999;  //just zero
160   Double_t trackPhi0 = fPsi + fQ *0.5 * pi;
161
162   fCenterX = fFirstPoint[0] - fRadius *  cos(trackPhi0);
163   fCenterY = fFirstPoint[1] - fRadius *  sin(trackPhi0);
164 }
165
166 Double_t AliL3Track::GetCrossingAngle(Int_t padrow) 
167 {
168   //Calculate the crossing angle between track and given padrow.
169   
170   if(!IsLocal())
171     {
172       printf("Track is not given in local coordinates\n");
173       return 0;
174     }
175   
176   Float_t xyz[3];
177   if(!GetCrossingPoint(padrow,xyz))
178     printf("AliL3HoughTrack::GetCrossingPoint : Track does not cross line!!\n");
179   
180   //Take the dot product of the tangent vector of the track, and
181   //vector perpendicular to the padrow.
182   //In order to do this, we need the tangent vector to the track at the
183   //point. This is done by rotating the radius vector by 90 degrees;
184   //rotation matrix: (  0  1 )
185   //                 ( -1  0 )
186   
187   Double_t tangent[2];
188   tangent[0] = -1.*(xyz[1] - GetCenterY())/GetRadius();
189   tangent[1] = (xyz[0] - GetCenterX())/GetRadius();
190   
191   Double_t perp_padrow[2] = {1,0}; //locally in slice
192
193   Double_t cos_beta = fabs(tangent[0]*perp_padrow[0] + tangent[1]*perp_padrow[1]);
194   return acos(cos_beta);
195 }
196
197 Bool_t AliL3Track::GetCrossingPoint(Int_t padrow,Float_t *xyz) 
198 {
199   //Assumes the track is given in local coordinates
200
201   if(!IsLocal())
202     {
203       printf("GetCrossingPoint: Track is given on global coordinates\n");
204       return false;
205     }
206   
207   Double_t xHit = AliL3Transform::Row2X(padrow);
208
209   xyz[0] = xHit;
210   Double_t aa = (xHit - GetCenterX())*(xHit - GetCenterX());
211   Double_t r2 = GetRadius()*GetRadius();
212   if(aa > r2)
213     return false;
214
215   Double_t aa2 = sqrt(r2 - aa);
216   Double_t y1 = GetCenterY() + aa2;
217   Double_t y2 = GetCenterY() - aa2;
218   xyz[1] = y1;
219   if(fabs(y2) < fabs(y1)) xyz[1] = y2;
220   
221   Double_t yHit = xyz[1];
222   Double_t angle1 = atan2((yHit - GetCenterY()),(xHit - GetCenterX()));
223   if(angle1 < 0) angle1 += 2.*AliL3Transform::Pi();
224   Double_t angle2 = atan2((GetFirstPointY() - GetCenterY()),(GetFirstPointX() - GetCenterX()));
225   if(angle2 < 0) angle2 += 2.*AliL3Transform::Pi();
226   Double_t diff_angle = angle1 - angle2;
227   diff_angle = fmod(diff_angle,2*AliL3Transform::Pi());
228   if((GetCharge()*diff_angle) > 0) diff_angle = diff_angle - GetCharge()*2.*AliL3Transform::Pi();
229   Double_t s_tot = fabs(diff_angle)*GetRadius();
230   Double_t zHit = GetFirstPointZ() + s_tot*GetTgl();
231   xyz[2] = zHit;
232   
233   return true;
234 }
235
236
237 Bool_t AliL3Track::CalculateReferencePoint(Double_t angle,Double_t radius){
238   // Global coordinate: crossing point with y = ax+ b; a=tan(angle-AliL3Transform::Pi()/2);
239   //
240   const Double_t rr=radius;//132; //position of reference plane
241   const Double_t xr = cos(angle) * rr;
242   const Double_t yr = sin(angle) * rr;
243   
244   Double_t a = tan(angle-pi/2);
245   Double_t b = yr - a * xr;
246
247   Double_t pp=(fCenterX+a*fCenterY-a*b)/(1+pow(a,2));
248   Double_t qq=(pow(fCenterX,2)+pow(fCenterY,2)-2*fCenterY*b+pow(b,2)-pow(fRadius,2))/(1+pow(a,2));
249
250   Double_t racine = pp*pp-qq;
251   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);      //no Point
252
253   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
254   Double_t x0 = pp+rootRacine;
255   Double_t x1 = pp-rootRacine;
256   Double_t y0 = a*x0 + b;
257   Double_t y1 = a*x1 + b;
258
259   Double_t diff0 = sqrt(pow(x0-xr,2)+pow(y0-yr,2));
260   Double_t diff1 = sqrt(pow(x1-xr,2)+pow(y1-yr,2));
261  
262   if(diff0<diff1){
263     fPoint[0]=x0;
264     fPoint[1]=y0;
265   }
266   else{
267     fPoint[0]=x1;
268     fPoint[1]=y1;
269   }
270
271   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
272   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
273   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>pi){
274     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += 2*pi;
275     else                    pointPhi0 += 2*pi;
276   }
277   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
278   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
279
280   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * 0.5 * pi;
281   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= 2*pi;
282   fPointPsi = fmod(fPointPsi, 2*pi);
283
284   return IsPoint(kTRUE);
285 }
286
287 Bool_t AliL3Track::CalculateEdgePoint(Double_t angle){
288   // Global coordinate: crossing point with y = ax; a=tan(angle);
289   //
290   Double_t rmin=80;  //min Radius of TPC
291   Double_t rmax=260; //max Radius of TPC
292
293   Double_t a = tan(angle);
294   Double_t pp=(fCenterX+a*fCenterY)/(1+pow(a,2));
295   Double_t qq=(pow(fCenterX,2)+pow(fCenterY,2)-pow(fRadius,2))/(1+pow(a,2));
296   Double_t racine = pp*pp-qq;
297   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);     //no Point
298   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
299   Double_t x0 = pp+rootRacine;
300   Double_t x1 = pp-rootRacine;
301   Double_t y0 = a*x0;
302   Double_t y1 = a*x1;
303
304   Double_t r0 = sqrt(pow(x0,2)+pow(y0,2));
305   Double_t r1 = sqrt(pow(x1,2)+pow(y1,2)); 
306   //find the right crossing point:
307   //inside the TPC modules
308   Bool_t ok0 = kFALSE;
309   Bool_t ok1 = kFALSE;
310
311   if(r0>rmin&&r0<rmax){
312     Double_t da=atan2(y0,x0);
313     if(da<0) da+=2*pi;
314     if(fabs(da-angle)<0.5)
315       ok0 = kTRUE;
316   }
317   if(r1>rmin&&r1<rmax){
318     Double_t da=atan2(y1,x1);
319     if(da<0) da+=2*pi;
320     if(fabs(da-angle)<0.5)
321       ok1 = kTRUE;
322   }
323   if(!(ok0||ok1)) return IsPoint(kFALSE);   //no Point
324   
325   if(ok0&&ok1){
326     Double_t diff0 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-x0,2)+pow(fFirstPoint[1]-y0,2));
327     Double_t diff1 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-x1,2)+pow(fFirstPoint[1]-y1,2));
328     if(diff0<diff1) ok1 = kFALSE; //use ok0
329     else ok0 = kFALSE;            //use ok1
330   }
331   if(ok0){fPoint[0]=x0; fPoint[1]=y0;}
332   else   {fPoint[0]=x1; fPoint[1]=y1;}
333
334   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
335   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
336   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>pi){
337     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += 2*pi;
338     else                    pointPhi0 += 2*pi;
339   }
340   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
341   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
342
343   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * 0.5 * pi;
344   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= 2*pi;
345   fPointPsi = fmod(fPointPsi, 2*pi);
346
347   return IsPoint(kTRUE);
348 }
349
350 Bool_t AliL3Track::CalculatePoint(Double_t xplane){
351   // Local coordinate: crossing point with x plane
352   //
353   Double_t racine = pow(fRadius,2)-pow(xplane-fCenterX,2);
354   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);
355   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
356
357   Double_t y0 = fCenterY + rootRacine;
358   Double_t y1 = fCenterY - rootRacine;
359   //Double_t diff0 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-xplane)+pow(fFirstPoint[1]-y0));
360   //Double_t diff1 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-xplane)+pow(fFirstPoint[1]-y1));
361   Double_t diff0 = fabs(y0-fFirstPoint[1]);
362   Double_t diff1 = fabs(y1-fFirstPoint[1]);
363
364   fPoint[0]=xplane;
365   if(diff0<diff1) fPoint[1]=y0;
366   else            fPoint[1]=y1;
367
368   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
369   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
370   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>pi){
371     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += 2*pi;
372     else                    pointPhi0 += 2*pi;
373   }
374   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;  
375   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
376
377   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * 0.5 * pi;
378   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= 2*pi;
379   fPointPsi = fmod(fPointPsi, 2*pi);
380
381   return IsPoint(kTRUE);
382 }
383
384 void AliL3Track::GetClosestPoint(AliL3Vertex *vertex,Double_t &closest_x,Double_t &closest_y,Double_t &closest_z)
385 {
386   //Calculate the point of closest approach to the vertex
387   
388   
389   Double_t xc = GetCenterX() - vertex->GetX();//Shift the center of curvature with respect to the vertex
390   Double_t yc = GetCenterY() - vertex->GetY();
391   
392   Double_t dist_x1 = xc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
393   Double_t dist_y1 = yc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
394   Double_t distance1 = sqrt(dist_x1*dist_x1 + dist_y1*dist_y1);
395   
396   Double_t dist_x2 = xc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
397   Double_t dist_y2 = yc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
398   Double_t distance2 = sqrt(dist_x2*dist_x2 + dist_y2*dist_y2);
399   
400   //Choose the closest:
401   if(distance1 < distance2)
402     {
403       closest_x = dist_x1 + vertex->GetX();
404       closest_y = dist_y1 + vertex->GetY();
405     }
406   else
407     {
408       closest_x = dist_x2 + vertex->GetX();
409       closest_y = dist_y2 + vertex->GetY();
410     }
411   
412   //Get the z coordinate:
413   Double_t angle1 = atan2((closest_y-GetCenterY()),(closest_x-GetCenterX()));
414   if(angle1 < 0) angle1 = angle1 + 2*AliL3Transform::Pi();
415  
416   Double_t angle2 = atan2((GetFirstPointY()-GetCenterY()),(GetFirstPointX()-GetCenterX()));
417   if(angle2 < 0) angle2 = angle2 + 2*AliL3Transform::Pi();
418   
419   Double_t diff_angle = angle1 - angle2;
420   diff_angle = fmod(diff_angle,2*AliL3Transform::Pi());
421   
422   if((GetCharge()*diff_angle) < 0) diff_angle = diff_angle + GetCharge()*2*AliL3Transform::Pi();
423   Double_t s_tot = fabs(diff_angle)*GetRadius();
424   
425   closest_z = GetFirstPointZ() - s_tot*GetTgl();
426 }