Get the Bfield from AliL3Transform
[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
7 #include "AliL3RootTypes.h"
8
9 #include "AliL3Defs.h"
10 #include "AliL3Logging.h"
11 #include "AliL3Track.h"
12 #include "AliL3Transform.h"
13 #include "AliL3Vertex.h"
14 #include <math.h>
15
16 //_____________________________________________________________
17 // AliL3Track
18 //
19 // Track base class
20 //Begin_Html
21 /*
22 <img src="track_coordinates.gif">
23 */
24 //End_Html
25
26 ClassImp(AliL3Track)
27
28 Float_t AliL3Track::BFACT = 0.0029980;
29 Double_t AliL3Track::pi=3.14159265358979323846;
30
31 AliL3Track::AliL3Track()
32 {
33   //Constructor
34
35   fNHits = 0;
36   fMCid = -1;
37   fKappa=0;
38   fRadius=0;
39   fCenterX=0;
40   fCenterY=0;
41   ComesFromMainVertex(false);
42   fQ = 0;
43   fPhi0=0;
44   fPsi=0;
45   fR0=0;
46   fTanl=0;
47   fZ0=0;
48   fPt=0;
49   fLength=0;
50   fIsLocal=true;
51   fRowRange[0]=0;
52   fRowRange[1]=0;
53   memset(fHitNumbers,0,176*sizeof(UInt_t));
54 }
55
56 void AliL3Track::Set(AliL3Track *tpt){
57   
58   SetRowRange(tpt->GetFirstRow(),tpt->GetLastRow());
59   SetPhi0(tpt->GetPhi0());
60   SetKappa(tpt->GetKappa());
61   SetNHits(tpt->GetNHits());
62   SetFirstPoint(tpt->GetFirstPointX(),tpt->GetFirstPointY(),tpt->GetFirstPointZ());
63   SetLastPoint(tpt->GetLastPointX(),tpt->GetLastPointY(),tpt->GetLastPointZ());
64   SetPt(tpt->GetPt());
65   SetPsi(tpt->GetPsi());
66   SetTgl(tpt->GetTgl());
67   SetCharge(tpt->GetCharge());
68   SetHits(tpt->GetNHits(),(UInt_t *)tpt->GetHitNumbers());
69
70 }
71
72 Int_t AliL3Track::Compare(const AliL3Track *track) const
73 {
74   if(track->GetNHits() < GetNHits()) return 1;
75   if(track->GetNHits() > GetNHits()) return -1;
76   return 0;
77 }
78
79 AliL3Track::~AliL3Track()
80 {
81   //Nothing to do
82 }
83
84 Double_t AliL3Track::GetP() const
85 {
86   // Returns total momentum.  
87   return fabs(GetPt())*sqrt(1. + GetTgl()*GetTgl());
88
89 }
90
91 Double_t AliL3Track::GetPseudoRapidity() const
92 {
93   return 0.5 * log((GetP() + GetPz()) / (GetP() - GetPz()));
94 }
95 /*
96 Double_t AliL3Track::GetEta() const
97 {
98   return GetPseudoRapidity();
99 }
100 */
101 Double_t AliL3Track::GetRapidity() const
102 {
103   Double_t m_pi = 0.13957;
104   return 0.5 * log((m_pi + GetPz()) / (m_pi - GetPz()));
105 }
106
107 void AliL3Track::Rotate(Int_t slice,Bool_t tolocal)
108 {
109   //Rotate track to global parameters
110   //If flag tolocal is set, the track is rotated
111   //to local coordinates.
112
113   
114   Float_t psi[1] = {GetPsi()};
115   if(!tolocal)
116     AliL3Transform::Local2GlobalAngle(psi,slice);
117   else
118     AliL3Transform::Global2LocalAngle(psi,slice);
119   SetPsi(psi[0]);
120   Float_t first[3];
121   first[0] = GetFirstPointX();
122   first[1] = GetFirstPointY();
123   first[2] = GetFirstPointZ();
124   if(!tolocal)
125     AliL3Transform::Local2Global(first,slice);
126   else
127     AliL3Transform::Global2Local(first,slice,kTRUE);
128   
129   SetFirstPoint(first[0],first[1],first[2]);
130   Float_t last[3];
131   last[0] = GetLastPointX();
132   last[1] = GetLastPointY();
133   last[2] = GetLastPointZ();
134   if(!tolocal)
135     AliL3Transform::Local2Global(last,slice);
136   else
137     AliL3Transform::Global2Local(last,slice,kTRUE);
138   SetLastPoint(last[0],last[1],last[2]);
139   
140   Float_t center[3] = {GetCenterX(),GetCenterY(),0};
141   if(!tolocal)
142     AliL3Transform::Local2Global(center,slice);
143   else
144     AliL3Transform::Global2Local(center,slice,kTRUE);
145   SetCenterX(center[0]);
146   SetCenterY(center[1]);
147   
148   if(!tolocal)
149     fIsLocal=kFALSE;
150   else
151     fIsLocal=kTRUE;
152 }
153
154 void AliL3Track::CalculateHelix(){
155   //Calculate Radius, CenterX and Centery from Psi, X0, Y0
156   //
157   
158   fRadius = fPt / (BFACT*AliL3Transform::GetBField());
159   if(fRadius) fKappa = -fQ*1./fRadius;
160   else fRadius = 999999;  //just zero
161   Double_t trackPhi0 = fPsi + fQ *0.5 * pi;
162
163   fCenterX = fFirstPoint[0] - fRadius *  cos(trackPhi0);
164   fCenterY = fFirstPoint[1] - fRadius *  sin(trackPhi0);
165 }
166
167 Double_t AliL3Track::GetCrossingAngle(Int_t padrow) 
168 {
169   //Calculate the crossing angle between track and given padrow.
170   
171   if(!IsLocal())
172     {
173       printf("Track is not given in local coordinates\n");
174       return 0;
175     }
176   
177   Float_t xyz[3];
178   if(!GetCrossingPoint(padrow,xyz))
179     printf("AliL3HoughTrack::GetCrossingPoint : Track does not cross line!!\n");
180   
181   //Take the dot product of the tangent vector of the track, and
182   //vector perpendicular to the padrow.
183   
184   Double_t tangent[2];
185   tangent[1] = (xyz[0] - GetCenterX())/GetRadius();
186   tangent[0] = -1.*(xyz[1] - GetCenterY())/GetRadius();
187
188   Double_t perp_padrow[2] = {1,0}; //locally in slice
189
190   Double_t cos_beta = fabs(tangent[0]*perp_padrow[0] + tangent[1]*perp_padrow[1]);
191   return acos(cos_beta);
192   
193 }
194
195 Bool_t AliL3Track::GetCrossingPoint(Int_t padrow,Float_t *xyz) 
196 {
197   //Assumes the track is given in local coordinates
198
199   if(!IsLocal())
200     {
201       printf("GetCrossingPoint: Track is given on global coordinates\n");
202       return false;
203     }
204   
205   Double_t xHit = AliL3Transform::Row2X(padrow);
206
207   xyz[0] = xHit;
208   Double_t aa = (xHit - GetCenterX())*(xHit - GetCenterX());
209   Double_t r2 = GetRadius()*GetRadius();
210   if(aa > r2)
211     return false;
212
213   Double_t aa2 = sqrt(r2 - aa);
214   Double_t y1 = GetCenterY() + aa2;
215   Double_t y2 = GetCenterY() - aa2;
216   xyz[1] = y1;
217   if(fabs(y2) < fabs(y1)) xyz[1] = y2;
218   
219   Double_t yHit = xyz[1];
220   Double_t angle1 = atan2((yHit - GetCenterY()),(xHit - GetCenterX()));
221   if(angle1 < 0) angle1 += 2.*Pi;
222   Double_t angle2 = atan2((GetFirstPointY() - GetCenterY()),(GetFirstPointX() - GetCenterX()));
223   if(angle2 < 0) angle2 += 2.*Pi;
224   Double_t diff_angle = angle1 - angle2;
225   diff_angle = fmod(diff_angle,2*Pi);
226   if((GetCharge()*diff_angle) > 0) diff_angle = diff_angle - GetCharge()*2.*Pi;
227   Double_t s_tot = fabs(diff_angle)*GetRadius();
228   Double_t zHit = GetFirstPointZ() + s_tot*GetTgl();
229   xyz[2] = zHit;
230   
231   return true;
232 }
233
234
235 Bool_t AliL3Track::CalculateReferencePoint(Double_t angle,Double_t radius){
236   // Global coordinate: crossing point with y = ax+ b; a=tan(angle-Pi/2);
237   //
238   const Double_t rr=radius;//132; //position of referece plane
239   const Double_t xr = cos(angle) *rr;
240   const Double_t yr = sin(angle) *rr;
241   
242   Double_t a = tan(angle-pi/2);
243   Double_t b = yr - a * xr;
244
245   Double_t pp=(fCenterX+a*fCenterY-a*b)/(1+pow(a,2));
246   Double_t qq=(pow(fCenterX,2)+pow(fCenterY,2)-2*fCenterY*b+pow(b,2)-pow(fRadius,2))/(1+pow(a,2));
247
248   Double_t racine = pp*pp-qq;
249   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);      //no Point
250
251   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
252   Double_t x0 = pp+rootRacine;
253   Double_t x1 = pp-rootRacine;
254   Double_t y0 = a*x0 + b;
255   Double_t y1 = a*x1 + b;
256
257   Double_t diff0 = sqrt(pow(x0-xr,2)+pow(y0-yr,2));
258   Double_t diff1 = sqrt(pow(x1-xr,2)+pow(y1-yr,2));
259  
260   if(diff0<diff1){
261     fPoint[0]=x0;
262     fPoint[1]=y0;
263   }
264   else{
265     fPoint[0]=x1;
266     fPoint[1]=y1;
267   }
268
269   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
270   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
271   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>pi){
272     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += 2*pi;
273     else                    pointPhi0 += 2*pi;
274   }
275   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
276   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
277
278   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * 0.5 * pi;
279   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= 2*pi;
280   fPointPsi = fmod(fPointPsi, 2*pi);
281
282   return IsPoint(kTRUE);
283 }
284
285 Bool_t AliL3Track::CalculateEdgePoint(Double_t angle){
286   // Global coordinate: crossing point with y = ax; a=tan(angle);
287   //
288   Double_t rmin=80;  //min Radius of TPC
289   Double_t rmax=260; //max Radius of TPC
290
291   Double_t a = tan(angle);
292   Double_t pp=(fCenterX+a*fCenterY)/(1+pow(a,2));
293   Double_t qq=(pow(fCenterX,2)+pow(fCenterY,2)-pow(fRadius,2))/(1+pow(a,2));
294   Double_t racine = pp*pp-qq;
295   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);     //no Point
296   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
297   Double_t x0 = pp+rootRacine;
298   Double_t x1 = pp-rootRacine;
299   Double_t y0 = a*x0;
300   Double_t y1 = a*x1;
301
302   Double_t r0 = sqrt(pow(x0,2)+pow(y0,2));
303   Double_t r1 = sqrt(pow(x1,2)+pow(y1,2)); 
304   //find the right crossing point:
305   //inside the TPC modules
306   Bool_t ok0 = kFALSE;
307   Bool_t ok1 = kFALSE;
308
309   if(r0>rmin&&r0<rmax){
310     Double_t da=atan2(y0,x0);
311     if(da<0) da+=2*pi;
312     if(fabs(da-angle)<0.5)
313       ok0 = kTRUE;
314   }
315   if(r1>rmin&&r1<rmax){
316     Double_t da=atan2(y1,x1);
317     if(da<0) da+=2*pi;
318     if(fabs(da-angle)<0.5)
319       ok1 = kTRUE;
320   }
321   if(!(ok0||ok1)) return IsPoint(kFALSE);   //no Point
322   
323   if(ok0&&ok1){
324     Double_t diff0 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-x0,2)+pow(fFirstPoint[1]-y0,2));
325     Double_t diff1 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-x1,2)+pow(fFirstPoint[1]-y1,2));
326     if(diff0<diff1) ok1 = kFALSE; //use ok0
327     else ok0 = kFALSE;            //use ok1
328   }
329   if(ok0){fPoint[0]=x0; fPoint[1]=y0;}
330   else   {fPoint[0]=x1; fPoint[1]=y1;}
331
332   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
333   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
334   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>pi){
335     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += 2*pi;
336     else                    pointPhi0 += 2*pi;
337   }
338   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
339   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
340
341   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * 0.5 * pi;
342   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= 2*pi;
343   fPointPsi = fmod(fPointPsi, 2*pi);
344
345   return IsPoint(kTRUE);
346 }
347
348 Bool_t AliL3Track::CalculatePoint(Double_t xplane){
349   // Local coordinate: crossing point with x plane
350   //
351   Double_t racine = pow(fRadius,2)-pow(xplane-fCenterX,2);
352   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);
353   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
354
355   Double_t y0 = fCenterY + rootRacine;
356   Double_t y1 = fCenterY - rootRacine;
357   //Double_t diff0 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-xplane)+pow(fFirstPoint[1]-y0));
358   //Double_t diff1 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-xplane)+pow(fFirstPoint[1]-y1));
359   Double_t diff0 = fabs(y0-fFirstPoint[1]);
360   Double_t diff1 = fabs(y1-fFirstPoint[1]);
361
362   fPoint[0]=xplane;
363   if(diff0<diff1) fPoint[1]=y0;
364   else            fPoint[1]=y1;
365
366   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
367   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
368   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>pi){
369     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += 2*pi;
370     else                    pointPhi0 += 2*pi;
371   }
372   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;  
373   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
374
375   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * 0.5 * pi;
376   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= 2*pi;
377   fPointPsi = fmod(fPointPsi, 2*pi);
378
379   return IsPoint(kTRUE);
380 }
381
382 void AliL3Track::GetClosestPoint(AliL3Vertex *vertex,Double_t &closest_x,Double_t &closest_y,Double_t &closest_z)
383 {
384   //Calculate the point of closest approach to the vertex
385   
386   
387   Double_t xc = GetCenterX() - vertex->GetX();//Shift the center of curvature with respect to the vertex
388   Double_t yc = GetCenterY() - vertex->GetY();
389   
390   Double_t dist_x1 = xc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
391   Double_t dist_y1 = yc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
392   Double_t distance1 = sqrt(dist_x1*dist_x1 + dist_y1*dist_y1);
393   
394   Double_t dist_x2 = xc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
395   Double_t dist_y2 = yc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
396   Double_t distance2 = sqrt(dist_x2*dist_x2 + dist_y2*dist_y2);
397   
398   //Choose the closest:
399   if(distance1 < distance2)
400     {
401       closest_x = dist_x1 + vertex->GetX();
402       closest_y = dist_y1 + vertex->GetY();
403     }
404   else
405     {
406       closest_x = dist_x2 + vertex->GetX();
407       closest_y = dist_y2 + vertex->GetY();
408     }
409   
410   //Get the z coordinate:
411   Double_t angle1 = atan2((closest_y-GetCenterY()),(closest_x-GetCenterX()));
412   if(angle1 < 0) angle1 = angle1 + 2*Pi;
413  
414   Double_t angle2 = atan2((GetFirstPointY()-GetCenterY()),(GetFirstPointX()-GetCenterX()));
415   if(angle2 < 0) angle2 = angle2 + 2*Pi;
416   
417   Double_t diff_angle = angle1 - angle2;
418   diff_angle = fmod(diff_angle,2*Pi);
419   
420   if((GetCharge()*diff_angle) < 0) diff_angle = diff_angle + GetCharge()*2*Pi;
421   Double_t s_tot = fabs(diff_angle)*GetRadius();
422   
423   closest_z = GetFirstPointZ() - s_tot*GetTgl();
424 }