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 ALICE HLT Group
   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 #include "AliL3SpacePointData.h"
  14
  15 #if __GNUC__ == 3
  16 using namespace std;
  17 #endif
  18
  19 /** \class AliL3Track
  20 //<pre>
  21 //_____________________________________________________________
  22 // AliL3Track
  23 //
  24 // Track base class
  25 //Begin_Html
  26 //<img src="track_coordinates.gif">
  27 //End_Html
  28 </pre>
  29 */
  30
  31 ClassImp(AliL3Track)
  32
  33
  34 AliL3Track::AliL3Track()
  35 {
  36   //Constructor
  37
  38   fNHits = 0;
  39   fMCid = -1;
  40   fKappa=0;
  41   fRadius=0;
  42   fCenterX=0;
  43   fCenterY=0;
  44   ComesFromMainVertex(false);
  45   fQ = 0;
  46   fPhi0=0;
  47   fPsi=0;
  48   fR0=0;
  49   fTanl=0;
  50   fZ0=0;
  51   fPt=0;
  52   fLength=0;
  53   fIsLocal=true;
  54   fRowRange[0]=0;
  55   fRowRange[1]=0;
  56   SetFirstPoint(0,0,0);
  57   SetLastPoint(0,0,0);
  58   memset(fHitNumbers,0,159*sizeof(UInt_t));
  59   fPID = 0;
  60 }
  61
  62 void AliL3Track::Set(AliL3Track *tpt){
  63
  64   SetRowRange(tpt->GetFirstRow(),tpt->GetLastRow());
  65   SetPhi0(tpt->GetPhi0());
  66   SetKappa(tpt->GetKappa());
  67   SetNHits(tpt->GetNHits());
  68   SetFirstPoint(tpt->GetFirstPointX(),tpt->GetFirstPointY(),tpt->GetFirstPointZ());
  69   SetLastPoint(tpt->GetLastPointX(),tpt->GetLastPointY(),tpt->GetLastPointZ());
  70   SetPt(tpt->GetPt());
  71   SetPsi(tpt->GetPsi());
  72   SetTgl(tpt->GetTgl());
  73   SetCharge(tpt->GetCharge());
  74   SetHits(tpt->GetNHits(),(UInt_t *)tpt->GetHitNumbers());
  75 #ifdef do_mc
  76   SetMCid(tpt->GetMCid());
  77 #endif
  78   SetPID(tpt->GetPID());
  79   SetSector(tpt->GetSector());
  80 }
  81
  82 Int_t AliL3Track::Compare(const AliL3Track *track) const
  83 {
  84   if(track->GetNHits() < GetNHits()) return 1;
  85   if(track->GetNHits() > GetNHits()) return -1;
  86   return 0;
  87 }
  88
  89 AliL3Track::~AliL3Track()
  90 {
  91   //Nothing to do
  92 }
  93
  94 Double_t AliL3Track::GetP() const
  95 {
  96   // Returns total momentum.
  97   return fabs(GetPt())*sqrt(1. + GetTgl()*GetTgl());
  98 }
  99
 100 Double_t AliL3Track::GetPseudoRapidity() const
 101 {
 102   return 0.5 * log((GetP() + GetPz()) / (GetP() - GetPz()));
 103 }
 104
 105 /*
 106 Double_t AliL3Track::GetEta() const
 107 {
 108   return GetPseudoRapidity();
 109 }
 110 */
 111
 112 Double_t AliL3Track::GetRapidity() const
 113 {
 114   const Double_t m_pi = 0.13957;
 115   return 0.5 * log((m_pi + GetPz()) / (m_pi - GetPz()));
 116 }
 117
 118 void AliL3Track::Rotate(Int_t slice,Bool_t tolocal)
 119 {
 120   //Rotate track to global parameters
 121   //If flag tolocal is set, the track is rotated
 122   //to local coordinates.
 123
 124
 125   Float_t psi[1] = {GetPsi()};
 126   if(!tolocal)
 127     AliL3Transform::Local2GlobalAngle(psi,slice);
 128   else
 129     AliL3Transform::Global2LocalAngle(psi,slice);
 130   SetPsi(psi[0]);
 131   Float_t first[3];
 132   first[0] = GetFirstPointX();
 133   first[1] = GetFirstPointY();
 134   first[2] = GetFirstPointZ();
 135   if(!tolocal)
 136     AliL3Transform::Local2Global(first,slice);
 137   else
 138     AliL3Transform::Global2LocHLT(first,slice);
 139   //AliL3Transform::Global2Local(first,slice,kTRUE);
 140
 141   SetFirstPoint(first[0],first[1],first[2]);
 142   Float_t last[3];
 143   last[0] = GetLastPointX();
 144   last[1] = GetLastPointY();
 145   last[2] = GetLastPointZ();
 146   if(!tolocal)
 147     AliL3Transform::Local2Global(last,slice);
 148   else
 149     AliL3Transform::Global2LocHLT(last,slice);
 150   //AliL3Transform::Global2Local(last,slice,kTRUE);
 151   SetLastPoint(last[0],last[1],last[2]);
 152
 153   Float_t center[3] = {GetCenterX(),GetCenterY(),0};
 154   if(!tolocal)
 155     AliL3Transform::Local2Global(center,slice);
 156   else
 157     AliL3Transform::Global2LocHLT(center,slice);
 158   //AliL3Transform::Global2Local(center,slice,kTRUE);
 159   SetCenterX(center[0]);
 160   SetCenterY(center[1]);
 161
 162   SetPhi0(atan2(fFirstPoint[1],fFirstPoint[0]));
 163   SetR0(sqrt(fFirstPoint[0]*fFirstPoint[0]+fFirstPoint[1]*fFirstPoint[1]));
 164
 165   if(!tolocal)
 166     fIsLocal=kFALSE;
 167   else
 168     fIsLocal=kTRUE;
 169 }
 170
 171 void AliL3Track::CalculateHelix(){
 172   //Calculate Radius, CenterX and CenterY from Psi, X0, Y0
 173   //
 174
 175   fRadius = fPt / (AliL3Transform::GetBFieldValue());
 176   if(fRadius) fKappa = -fQ*1./fRadius;
 177   else fRadius = 999999;  //just zero
 178   Double_t trackPhi0 = fPsi + fQ * AliL3Transform::PiHalf();
 179
 180   fCenterX = fFirstPoint[0] - fRadius *  cos(trackPhi0);
 181   fCenterY = fFirstPoint[1] - fRadius *  sin(trackPhi0);
 182
 183   SetPhi0(atan2(fFirstPoint[1],fFirstPoint[0]));
 184   SetR0(sqrt(fFirstPoint[0]*fFirstPoint[0]+fFirstPoint[1]*fFirstPoint[1]));
 185 }
 186
 187 Double_t AliL3Track::GetCrossingAngle(Int_t padrow,Int_t slice)
 188 {
 189   //Calculate the crossing angle between track and given padrow.
 190   //Take the dot product of the tangent vector of the track, and
 191   //vector perpendicular to the padrow.
 192   //In order to do this, we need the tangent vector to the track at the
 193   //point. This is done by rotating the radius vector by 90 degrees;
 194   //rotation matrix: (  0  1 )
 195   //                 ( -1  0 )
 196
 197   Float_t angle=0;//Angle perpendicular to the padrow in local coordinates
 198   if(slice>=0)//Global coordinates
 199     {
 200       AliL3Transform::Local2GlobalAngle(&angle,slice);
 201       if(!CalculateReferencePoint(angle,AliL3Transform::Row2X(padrow)))
 202         cerr<<"AliL3Track::GetCrossingAngle : Track does not cross line in slice "<<slice<<" row "<<padrow<<endl;
 203     }
 204   else //should be in local coordinates
 205     {
 206       Float_t xyz[3];
 207       GetCrossingPoint(padrow,xyz);
 208       fPoint[0] = xyz[0];
 209       fPoint[1] = xyz[1];
 210       fPoint[2] = xyz[2];
 211     }
 212
 213   Double_t tangent[2];
 214
 215   tangent[0] = (fPoint[1] - GetCenterY())/GetRadius();
 216   tangent[1] = -1.*(fPoint[0] - GetCenterX())/GetRadius();
 217
 218   Double_t perp_padrow[2] = {cos(angle),sin(angle)};
 219
 220   Double_t cos_beta = fabs(tangent[0]*perp_padrow[0] + tangent[1]*perp_padrow[1]);
 221   if(cos_beta > 1) cos_beta=1;
 222   return acos(cos_beta);
 223 }
 224
 225 Bool_t AliL3Track::GetCrossingPoint(Int_t padrow,Float_t *xyz)
 226 {
 227   //Assumes the track is given in local coordinates
 228
 229   if(!IsLocal())
 230     {
 231       cerr<<"GetCrossingPoint: Track is given on global coordinates"<<endl;
 232       return false;
 233     }
 234
 235   Double_t xHit = AliL3Transform::Row2X(padrow);
 236
 237   xyz[0] = xHit;
 238   Double_t aa = (xHit - GetCenterX())*(xHit - GetCenterX());
 239   Double_t r2 = GetRadius()*GetRadius();
 240   if(aa > r2)
 241     return false;
 242
 243   Double_t aa2 = sqrt(r2 - aa);
 244   Double_t y1 = GetCenterY() + aa2;
 245   Double_t y2 = GetCenterY() - aa2;
 246   xyz[1] = y1;
 247   if(fabs(y2) < fabs(y1)) xyz[1] = y2;
 248
 249   Double_t yHit = xyz[1];
 250   Double_t angle1 = atan2((yHit - GetCenterY()),(xHit - GetCenterX()));
 251   if(angle1 < 0) angle1 += 2.*AliL3Transform::Pi();
 252   Double_t angle2 = atan2((GetFirstPointY() - GetCenterY()),(GetFirstPointX() - GetCenterX()));
 253   if(angle2 < 0) angle2 += AliL3Transform::TwoPi();
 254   Double_t diff_angle = angle1 - angle2;
 255   diff_angle = fmod(diff_angle,AliL3Transform::TwoPi());
 256   if((GetCharge()*diff_angle) > 0) diff_angle = diff_angle - GetCharge()*AliL3Transform::TwoPi();
 257   Double_t s_tot = fabs(diff_angle)*GetRadius();
 258   Double_t zHit = GetFirstPointZ() + s_tot*GetTgl();
 259   xyz[2] = zHit;
 260
 261   return true;
 262
 263 }
 264
 265 Bool_t AliL3Track::CalculateReferencePoint(Double_t angle,Double_t radius){
 266   // Global coordinate: crossing point with y = ax+ b;
 267   // a=tan(angle-AliL3Transform::PiHalf());
 268   //
 269   const Double_t rr=radius; //position of reference plane
 270   const Double_t xr = cos(angle) * rr;
 271   const Double_t yr = sin(angle) * rr;
 272
 273   Double_t a = tan(angle-AliL3Transform::PiHalf());
 274   Double_t b = yr - a * xr;
 275
 276   Double_t pp=(fCenterX+a*fCenterY-a*b)/(1+pow(a,2));
 277   Double_t qq=(pow(fCenterX,2)+pow(fCenterY,2)-2*fCenterY*b+pow(b,2)-pow(fRadius,2))/(1+pow(a,2));
 278
 279   Double_t racine = pp*pp-qq;
 280   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);      //no Point
 281
 282   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
 283   Double_t x0 = pp+rootRacine;
 284   Double_t x1 = pp-rootRacine;
 285   Double_t y0 = a*x0 + b;
 286   Double_t y1 = a*x1 + b;
 287
 288   Double_t diff0 = sqrt(pow(x0-xr,2)+pow(y0-yr,2));
 289   Double_t diff1 = sqrt(pow(x1-xr,2)+pow(y1-yr,2));
 290
 291   if(diff0<diff1){
 292     fPoint[0]=x0;
 293     fPoint[1]=y0;
 294   }
 295   else{
 296     fPoint[0]=x1;
 297     fPoint[1]=y1;
 298   }
 299
 300   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
 301   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
 302   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>AliL3Transform::Pi()){
 303     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += AliL3Transform::TwoPi();
 304     else                    pointPhi0 += AliL3Transform::TwoPi();
 305   }
 306   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
 307   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
 308
 309   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * AliL3Transform::PiHalf();
 310   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= AliL3Transform::TwoPi();
 311   fPointPsi = fmod(fPointPsi, AliL3Transform::TwoPi());
 312
 313   return IsPoint(kTRUE);
 314 }
 315
 316 Bool_t AliL3Track::CalculateEdgePoint(Double_t angle){
 317   // Global coordinate: crossing point with y = ax; a=tan(angle);
 318   //
 319   Double_t rmin=AliL3Transform::Row2X(AliL3Transform::GetFirstRow(-1));  //min Radius of TPC
 320   Double_t rmax=AliL3Transform::Row2X(AliL3Transform::GetLastRow(-1)); //max Radius of TPC
 321
 322   Double_t a = tan(angle);
 323   Double_t pp=(fCenterX+a*fCenterY)/(1+pow(a,2));
 324   Double_t qq=(pow(fCenterX,2)+pow(fCenterY,2)-pow(fRadius,2))/(1+pow(a,2));
 325   Double_t racine = pp*pp-qq;
 326   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);     //no Point
 327   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
 328   Double_t x0 = pp+rootRacine;
 329   Double_t x1 = pp-rootRacine;
 330   Double_t y0 = a*x0;
 331   Double_t y1 = a*x1;
 332
 333   Double_t r0 = sqrt(pow(x0,2)+pow(y0,2));
 334   Double_t r1 = sqrt(pow(x1,2)+pow(y1,2));
 335   //find the right crossing point:
 336   //inside the TPC modules
 337   Bool_t ok0 = kFALSE;
 338   Bool_t ok1 = kFALSE;
 339
 340   if(r0>rmin&&r0<rmax){
 341     Double_t da=atan2(y0,x0);
 342     if(da<0) da+=AliL3Transform::TwoPi();
 343     if(fabs(da-angle)<0.5)
 344       ok0 = kTRUE;
 345   }
 346   if(r1>rmin&&r1<rmax){
 347     Double_t da=atan2(y1,x1);
 348     if(da<0) da+=AliL3Transform::TwoPi();
 349     if(fabs(da-angle)<0.5)
 350       ok1 = kTRUE;
 351   }
 352   if(!(ok0||ok1)) return IsPoint(kFALSE);   //no Point
 353
 354   if(ok0&&ok1){
 355     Double_t diff0 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-x0,2)+pow(fFirstPoint[1]-y0,2));
 356     Double_t diff1 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-x1,2)+pow(fFirstPoint[1]-y1,2));
 357     if(diff0<diff1) ok1 = kFALSE; //use ok0
 358     else ok0 = kFALSE;            //use ok1
 359   }
 360   if(ok0){fPoint[0]=x0; fPoint[1]=y0;}
 361   else   {fPoint[0]=x1; fPoint[1]=y1;}
 362
 363   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
 364   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
 365   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>AliL3Transform::Pi()){
 366     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += AliL3Transform::TwoPi();
 367     else                    pointPhi0 += AliL3Transform::TwoPi();
 368   }
 369   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
 370   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
 371
 372   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * AliL3Transform::PiHalf();
 373   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= AliL3Transform::TwoPi();
 374   fPointPsi = fmod(fPointPsi, AliL3Transform::TwoPi());
 375
 376   return IsPoint(kTRUE);
 377 }
 378
 379 Bool_t AliL3Track::CalculatePoint(Double_t xplane){
 380   // Local coordinate: crossing point with x plane
 381   //
 382   Double_t racine = pow(fRadius,2)-pow(xplane-fCenterX,2);
 383   if(racine<0) return IsPoint(kFALSE);
 384   Double_t rootRacine = sqrt(racine);
 385
 386   Double_t y0 = fCenterY + rootRacine;
 387   Double_t y1 = fCenterY - rootRacine;
 388   //Double_t diff0 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-xplane)+pow(fFirstPoint[1]-y0));
 389   //Double_t diff1 = sqrt(pow(fFirstPoint[0]-xplane)+pow(fFirstPoint[1]-y1));
 390   Double_t diff0 = fabs(y0-fFirstPoint[1]);
 391   Double_t diff1 = fabs(y1-fFirstPoint[1]);
 392
 393   fPoint[0]=xplane;
 394   if(diff0<diff1) fPoint[1]=y0;
 395   else            fPoint[1]=y1;
 396
 397   Double_t pointPhi0  = atan2(fPoint[1]-fCenterY,fPoint[0]-fCenterX);
 398   Double_t trackPhi0  = atan2(fFirstPoint[1]-fCenterY,fFirstPoint[0]-fCenterX);
 399   if(fabs(trackPhi0-pointPhi0)>AliL3Transform::Pi()){
 400     if(trackPhi0<pointPhi0) trackPhi0 += AliL3Transform::TwoPi();
 401     else                    pointPhi0 += AliL3Transform::TwoPi();
 402   }
 403   Double_t stot = -fQ * (pointPhi0-trackPhi0) * fRadius ;
 404   fPoint[2]   = fFirstPoint[2] + stot * fTanl;
 405
 406   fPointPsi = pointPhi0 - fQ * AliL3Transform::PiHalf();
 407   if(fPointPsi<0.)  fPointPsi+= AliL3Transform::TwoPi();
 408   fPointPsi = fmod(fPointPsi, AliL3Transform::TwoPi());
 409
 410   return IsPoint(kTRUE);
 411 }
 412
 413 void AliL3Track::UpdateToFirstPoint()
 414 {
 415   //Update track parameters to the innermost point on the track.
 416   //This means that the parameters of the track will be given in the point
 417   //of closest approach to the first innermost point, i.e. the point
 418   //lying on the track fit (and not the coordinates of the innermost point itself).
 419   //This function assumes that fFirstPoint is already set to the coordinates of the innermost
 420   //assigned cluster.
 421   //
 422   //During the helix-fit, the first point on the track is set to the coordinates
 423   //of the innermost assigned cluster. This may be ok, if you just want a fast
 424   //estimate of the "global" track parameters; such as the momentum etc.
 425   //However, if you later on want to do more precise local calculations, such
 426   //as impact parameter, residuals etc, you need to give the track parameters
 427   //according to the actual fit.
 428
 429   Double_t xc = GetCenterX() - GetFirstPointX();
 430   Double_t yc = GetCenterY() - GetFirstPointY();
 431
 432   Double_t dist_x1 = xc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 433   Double_t dist_y1 = yc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 434   Double_t distance1 = sqrt(dist_x1*dist_x1 + dist_y1*dist_y1);
 435
 436   Double_t dist_x2 = xc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 437   Double_t dist_y2 = yc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 438   Double_t distance2 = sqrt(dist_x2*dist_x2 + dist_y2*dist_y2);
 439
 440   //Choose the closest:
 441   Double_t point[2];
 442   if(distance1 < distance2)
 443     {
 444       point[0] = dist_x1 + GetFirstPointX();
 445       point[1] = dist_y1 + GetFirstPointY();
 446     }
 447   else
 448     {
 449       point[0] = dist_x2 + GetFirstPointX();
 450       point[1] = dist_y2 + GetFirstPointY();
 451     }
 452
 453   Double_t pointpsi = atan2(point[1]-GetCenterY(),point[0]-GetCenterX());
 454   pointpsi -= GetCharge()*AliL3Transform::PiHalf();
 455   if(pointpsi < 0) pointpsi += AliL3Transform::TwoPi();
 456
 457   //Update the track parameters
 458   SetR0(sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]));
 459   SetPhi0(atan2(point[1],point[0]));
 460   SetFirstPoint(point[0],point[1],GetZ0());
 461   SetPsi(pointpsi);
 462
 463 }
 464
 465 void AliL3Track::GetClosestPoint(AliL3Vertex *vertex,Double_t &closest_x,Double_t &closest_y,Double_t &closest_z)
 466 {
 467   //Calculate the point of closest approach to the vertex
 468   //This function calculates the minimum distance from the helix to the vertex, and choose
 469   //the corresponding point lying on the helix as the point of closest approach.
 470
 471   Double_t xc = GetCenterX() - vertex->GetX();
 472   Double_t yc = GetCenterY() - vertex->GetY();
 473
 474   Double_t dist_x1 = xc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 475   Double_t dist_y1 = yc*(1 + GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 476   Double_t distance1 = sqrt(dist_x1*dist_x1 + dist_y1*dist_y1);
 477
 478   Double_t dist_x2 = xc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 479   Double_t dist_y2 = yc*(1 - GetRadius()/sqrt(xc*xc + yc*yc));
 480   Double_t distance2 = sqrt(dist_x2*dist_x2 + dist_y2*dist_y2);
 481
 482   //Choose the closest:
 483   if(distance1 < distance2)
 484     {
 485       closest_x = dist_x1 + vertex->GetX();
 486       closest_y = dist_y1 + vertex->GetY();
 487     }
 488   else
 489     {
 490       closest_x = dist_x2 + vertex->GetX();
 491       closest_y = dist_y2 + vertex->GetY();
 492     }
 493
 494   //Get the z coordinate:
 495   Double_t angle1 = atan2((closest_y-GetCenterY()),(closest_x-GetCenterX()));
 496   if(angle1 < 0) angle1 = angle1 + AliL3Transform::TwoPi();
 497
 498   Double_t angle2 = atan2((GetFirstPointY()-GetCenterY()),(GetFirstPointX()-GetCenterX()));
 499   if(angle2 < 0) angle2 = angle2 + AliL3Transform::TwoPi();
 500
 501   Double_t diff_angle = angle1 - angle2;
 502   diff_angle = fmod(diff_angle,AliL3Transform::TwoPi());
 503
 504   if((GetCharge()*diff_angle) < 0) diff_angle = diff_angle + GetCharge()*AliL3Transform::TwoPi();
 505   Double_t s_tot = fabs(diff_angle)*GetRadius();
 506
 507   closest_z = GetFirstPointZ() - s_tot*GetTgl();
 508 }
 509