Temporary fix in the calculation of the track time/length (bug #46034)
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITStrackV2.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 /* $Id$ */
17
18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
19 //                Implementation of the ITS track class
20 //
21 //          Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
22 //     dEdx analysis by: Boris Batyunya, JINR, Boris.Batiounia@cern.ch
23 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
24 #include <TMath.h>
25
26 #include "AliCluster.h"
27 #include "AliTracker.h"
28 #include "AliESDtrack.h"
29 #include "AliESDVertex.h"
30 #include "AliITSReconstructor.h"
31 #include "AliITStrackV2.h"
32
33 const Int_t AliITStrackV2::fgkWARN = 5;
34
35 ClassImp(AliITStrackV2)
36
37
38 //____________________________________________________________________________
39 AliITStrackV2::AliITStrackV2() : AliKalmanTrack(),
40   fdEdx(0),
41   fESDtrack(0)
42 {
43   for(Int_t i=0; i<2*AliITSgeomTGeo::kNLayers; i++) {fIndex[i]=-1; fModule[i]=-1;}
44   for(Int_t i=0; i<4; i++) fdEdxSample[i]=0;
45 }
46
47
48 //____________________________________________________________________________
49 AliITStrackV2::AliITStrackV2(AliESDtrack& t,Bool_t c) throw (const Char_t *) :
50   AliKalmanTrack(),
51   fdEdx(t.GetITSsignal()),
52   fESDtrack(&t)
53 {
54   //------------------------------------------------------------------
55   // Conversion ESD track -> ITS track.
56   // If c==kTRUE, create the ITS track out of the constrained params.
57   //------------------------------------------------------------------
58   const AliExternalTrackParam *par=&t;
59   if (c) {
60     par=t.GetConstrainedParam();
61     if (!par) throw "AliITStrackV2: conversion failed !\n";
62   }
63   Set(par->GetX(),par->GetAlpha(),par->GetParameter(),par->GetCovariance());
64
65   //if (!Invariant()) throw "AliITStrackV2: conversion failed !\n";
66
67   SetLabel(t.GetLabel());
68   SetMass(t.GetMass());
69   SetNumberOfClusters(t.GetITSclusters(fIndex));
70
71   if (t.GetStatus()&AliESDtrack::kTIME) {
72     StartTimeIntegral();
73     Double_t times[10]; t.GetIntegratedTimes(times); SetIntegratedTimes(times);
74     SetIntegratedLength(t.GetIntegratedLength());
75   }
76
77   for(Int_t i=0; i<4; i++) fdEdxSample[i]=0;
78 }
79
80 //____________________________________________________________________________
81 void AliITStrackV2::ResetClusters() {
82   //------------------------------------------------------------------
83   // Reset the array of attached clusters.
84   //------------------------------------------------------------------
85   for (Int_t i=0; i<2*AliITSgeomTGeo::kNLayers; i++) fIndex[i]=-1;
86   SetChi2(0.); 
87   SetNumberOfClusters(0);
88
89
90 void AliITStrackV2::UpdateESDtrack(ULong_t flags) const {
91   fESDtrack->UpdateTrackParams(this,flags);
92   // copy the module indices
93   for(Int_t i=0;i<12;i++) {
94     //   printf("     %d\n",GetModuleIndex(i));
95     fESDtrack->SetITSModuleIndex(i,GetModuleIndex(i));
96   }
97 }
98
99 //____________________________________________________________________________
100 AliITStrackV2::AliITStrackV2(const AliITStrackV2& t) : 
101   AliKalmanTrack(t),
102   fdEdx(t.fdEdx),
103   fESDtrack(t.fESDtrack) 
104 {
105   //------------------------------------------------------------------
106   //Copy constructor
107   //------------------------------------------------------------------
108   Int_t i;
109   for (i=0; i<4; i++) fdEdxSample[i]=t.fdEdxSample[i];
110   for (i=0; i<2*AliITSgeomTGeo::GetNLayers(); i++) {
111     fIndex[i]=t.fIndex[i];
112     fModule[i]=t.fModule[i];
113   }
114 }
115
116 //_____________________________________________________________________________
117 Int_t AliITStrackV2::Compare(const TObject *o) const {
118   //-----------------------------------------------------------------
119   // This function compares tracks according to the their curvature
120   //-----------------------------------------------------------------
121   AliITStrackV2 *t=(AliITStrackV2*)o;
122   //Double_t co=OneOverPt();
123   //Double_t c =OneOverPt();
124   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
125   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
126   if (c>co) return 1;
127   else if (c<co) return -1;
128   return 0;
129 }
130
131 //____________________________________________________________________________
132 Bool_t 
133 AliITStrackV2::PropagateToVertex(const AliESDVertex *v,Double_t d,Double_t x0) 
134 {
135   //------------------------------------------------------------------
136   //This function propagates a track to the minimal distance from the origin
137   //------------------------------------------------------------------  
138   Double_t bz=GetBz();
139   if (PropagateToDCA(v,bz,kVeryBig)) {
140     Double_t xOverX0,xTimesRho; 
141     xOverX0 = d; xTimesRho = d*x0;
142     if (CorrectForMeanMaterial(xOverX0,xTimesRho,kTRUE)) return kTRUE;
143   }
144   return kFALSE;
145 }
146
147 //____________________________________________________________________________
148 Bool_t AliITStrackV2::
149 GetGlobalXYZat(Double_t xloc, Double_t &x, Double_t &y, Double_t &z) const {
150   //------------------------------------------------------------------
151   //This function returns a track position in the global system
152   //------------------------------------------------------------------
153   Double_t r[3];
154   Bool_t rc=GetXYZAt(xloc, AliTracker::GetBz(), r);
155   x=r[0]; y=r[1]; z=r[2]; 
156   return rc;
157 }
158
159 //_____________________________________________________________________________
160 Double_t AliITStrackV2::GetPredictedChi2(const AliCluster *c) const {
161   //-----------------------------------------------------------------
162   // This function calculates a predicted chi2 increment.
163   //-----------------------------------------------------------------
164   Double_t p[2]={c->GetY(), c->GetZ()};
165   Double_t cov[3]={c->GetSigmaY2(), 0., c->GetSigmaZ2()};
166   return AliExternalTrackParam::GetPredictedChi2(p,cov);
167 }
168
169 //____________________________________________________________________________
170 Bool_t AliITStrackV2::PropagateTo(Double_t xk, Double_t d, Double_t x0) {
171   //------------------------------------------------------------------
172   //This function propagates a track
173   //------------------------------------------------------------------
174
175   Double_t oldX=GetX(), oldY=GetY(), oldZ=GetZ();
176   
177   Double_t bz=GetBz();
178   if (!AliExternalTrackParam::PropagateTo(xk,bz)) return kFALSE;
179   Double_t xOverX0,xTimesRho; 
180   xOverX0 = d; xTimesRho = d*x0;
181   if (!CorrectForMeanMaterial(xOverX0,xTimesRho,kTRUE)) return kFALSE;
182
183   Double_t x=GetX(), y=GetY(), z=GetZ();
184   if (IsStartedTimeIntegral() && x>oldX) {
185     Double_t l2 = (x-oldX)*(x-oldX) + (y-oldY)*(y-oldY) + (z-oldZ)*(z-oldZ);
186     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
187   }
188
189   return kTRUE;
190 }
191
192 //____________________________________________________________________________
193 Bool_t AliITStrackV2::PropagateToTGeo(Double_t xToGo, Int_t nstep, Double_t &xOverX0, Double_t &xTimesRho, Bool_t addTime) {
194   //-------------------------------------------------------------------
195   //  Propagates the track to a reference plane x=xToGo in n steps.
196   //  These n steps are only used to take into account the curvature.
197   //  The material is calculated with TGeo. (L.Gaudichet)
198   //-------------------------------------------------------------------
199   
200   Double_t startx = GetX(), starty = GetY(), startz = GetZ();
201   Double_t sign = (startx<xToGo) ? -1.:1.;
202   Double_t step = (xToGo-startx)/TMath::Abs(nstep);
203
204   Double_t start[3], end[3], mparam[7], bz = GetBz();
205   Double_t x = startx;
206   
207   for (Int_t i=0; i<nstep; i++) {
208     
209     GetXYZ(start);   //starting global position
210     x += step;
211     if (!GetXYZAt(x, bz, end)) return kFALSE;
212     if (!AliExternalTrackParam::PropagateTo(x, bz)) return kFALSE;
213     AliTracker::MeanMaterialBudget(start, end, mparam);
214     if (mparam[1]<900000) {
215       xTimesRho = sign*mparam[4]*mparam[0];
216       xOverX0   = mparam[1];
217       if (!AliExternalTrackParam::CorrectForMeanMaterial(xOverX0,
218                                       xTimesRho,GetMass())) return kFALSE;
219     }
220   }
221
222   if (addTime && IsStartedTimeIntegral() && GetX()>startx) {
223     Double_t l2 = ( (GetX()-startx)*(GetX()-startx) +
224                     (GetY()-starty)*(GetY()-starty) +
225                     (GetZ()-startz)*(GetZ()-startz) );
226     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
227   }
228
229   return kTRUE;
230 }
231
232 //____________________________________________________________________________
233 Bool_t AliITStrackV2::Update(const AliCluster* c, Double_t chi2, Int_t index) 
234 {
235   //------------------------------------------------------------------
236   //This function updates track parameters
237   //------------------------------------------------------------------
238   Double_t p[2]={c->GetY(), c->GetZ()};
239   Double_t cov[3]={c->GetSigmaY2(), 0., c->GetSigmaZ2()};
240
241   if (!AliExternalTrackParam::Update(p,cov)) return kFALSE;
242
243   Int_t n=GetNumberOfClusters();
244   if (!Invariant()) {
245      if (n>fgkWARN) AliWarning("Wrong invariant !");
246      return kFALSE;
247   }
248
249   if (chi2<0) return kTRUE;
250
251   AliTracker::FillResiduals(this,p,cov,c->GetVolumeId());
252
253   fIndex[n]=index;
254   SetNumberOfClusters(n+1);
255   SetChi2(GetChi2()+chi2);
256
257   return kTRUE;
258 }
259
260 Bool_t AliITStrackV2::Invariant() const {
261   //------------------------------------------------------------------
262   // This function is for debugging purpose only
263   //------------------------------------------------------------------
264   Int_t n=GetNumberOfClusters();
265
266   // take into account the misalignment error
267   Float_t maxMisalErrY2=0,maxMisalErrZ2=0;
268   for (Int_t lay=0; lay<AliITSgeomTGeo::kNLayers; lay++) {
269     maxMisalErrY2 = TMath::Max(maxMisalErrY2,AliITSReconstructor::GetRecoParam()->GetClusterMisalErrorY(lay));
270     maxMisalErrZ2 = TMath::Max(maxMisalErrZ2,AliITSReconstructor::GetRecoParam()->GetClusterMisalErrorZ(lay));
271   }
272   maxMisalErrY2 *= maxMisalErrY2;
273   maxMisalErrZ2 *= maxMisalErrZ2;
274   // this is because when we reset before refitting, we multiply the
275   // matrix by 10
276   maxMisalErrY2 *= 10.; 
277   maxMisalErrZ2 *= 10.;
278
279   Double_t sP2=GetParameter()[2];
280   if (TMath::Abs(sP2) >= kAlmost1){
281      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fP2=%f\n",sP2);
282      return kFALSE;
283   }
284   Double_t sC00=GetCovariance()[0];
285   if (sC00<=0 || sC00>(9.+maxMisalErrY2)) {
286      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC00=%f\n",sC00); 
287      return kFALSE;
288   }
289   Double_t sC11=GetCovariance()[2];
290   if (sC11<=0 || sC11>(9.+maxMisalErrZ2)) {
291      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC11=%f\n",sC11); 
292      return kFALSE;
293   }
294   Double_t sC22=GetCovariance()[5];
295   if (sC22<=0 || sC22>1.) {
296      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC22=%f\n",sC22); 
297      return kFALSE;
298   }
299   Double_t sC33=GetCovariance()[9];
300   if (sC33<=0 || sC33>1.) {
301      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC33=%f\n",sC33); 
302      return kFALSE;
303   }
304   Double_t sC44=GetCovariance()[14];
305   if (sC44<=0 /*|| sC44>6e-5*/) {
306      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC44=%f\n",sC44);
307      return kFALSE;
308   }
309
310   return kTRUE;
311 }
312
313 //____________________________________________________________________________
314 Bool_t AliITStrackV2::Propagate(Double_t alp,Double_t xk) {
315   //------------------------------------------------------------------
316   //This function propagates a track
317   //------------------------------------------------------------------
318   Double_t bz=GetBz();
319   if (!AliExternalTrackParam::Propagate(alp,xk,bz)) return kFALSE;
320
321   if (!Invariant()) {
322     Int_t n=GetNumberOfClusters();
323     if (n>fgkWARN) AliWarning("Wrong invariant !");
324     return kFALSE;
325   }
326
327   return kTRUE;
328 }
329
330 Bool_t AliITStrackV2::MeanBudgetToPrimVertex(Double_t xyz[3], Double_t step, Double_t &d) const {
331
332   //-------------------------------------------------------------------
333   //  Get the mean material budget between the actual point and the
334   //  primary vertex. (L.Gaudichet)
335   //-------------------------------------------------------------------
336
337   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha()), sn=TMath::Sin(GetAlpha());
338   Double_t vertexX = xyz[0]*cs + xyz[1]*sn;
339
340   Int_t nstep = Int_t((GetX()-vertexX)/step);
341   if (nstep<1) nstep = 1;
342   step = (GetX()-vertexX)/nstep;
343
344   //  Double_t mparam[7], densMean=0, radLength=0, length=0;
345   Double_t mparam[7];
346   Double_t p1[3], p2[3], x = GetX(), bz = GetBz();
347   GetXYZ(p1);
348
349   d=0.;
350
351   for (Int_t i=0; i<nstep; i++) {
352     x  += step;
353     if (!GetXYZAt(x, bz, p2)) return kFALSE;
354     AliTracker::MeanMaterialBudget(p1, p2, mparam);
355     if (mparam[1]>900000) return kFALSE;
356     d  += mparam[1];
357
358     p1[0] = p2[0];
359     p1[1] = p2[1];
360     p1[2] = p2[2];
361   }
362
363   return kTRUE;
364 }
365
366 Bool_t AliITStrackV2::Improve(Double_t x0,Double_t xyz[3],Double_t ers[3]) {
367   //------------------------------------------------------------------
368   //This function improves angular track parameters
369   //------------------------------------------------------------------
370   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha()), sn=TMath::Sin(GetAlpha());
371 //Double_t xv = xyz[0]*cs + xyz[1]*sn; // vertex
372   Double_t yv =-xyz[0]*sn + xyz[1]*cs; // in the
373   Double_t zv = xyz[2];                // local frame
374
375   Double_t dy = Par(0) - yv, dz = Par(1) - zv;
376   Double_t r2=GetX()*GetX() + dy*dy;
377   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(GetSigned1Pt()*GetSigned1Pt());
378   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
379   x0*=TMath::Sqrt((1.+ GetTgl()*GetTgl())/(1.- GetSnp()*GetSnp()));
380   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*x0;
381   //Double_t theta2=1.0259e-6*14*14/28/(beta2*p2)*x0*9.36*2.33;
382
383   Double_t cnv=GetBz()*kB2C;
384   {
385     Double_t dummy = 4/r2 - GetC()*GetC();
386     if (dummy < 0) return kFALSE;
387     Double_t parp = 0.5*(GetC()*GetX() + dy*TMath::Sqrt(dummy));
388     Double_t sigma2p = theta2*(1.- GetSnp()*GetSnp())*(1. + GetTgl()*GetTgl());
389     sigma2p += Cov(0)/r2*(1.- dy*dy/r2)*(1.- dy*dy/r2);
390     sigma2p += ers[1]*ers[1]/r2;
391     sigma2p += 0.25*Cov(14)*cnv*cnv*GetX()*GetX();
392     Double_t eps2p=sigma2p/(Cov(5) + sigma2p);
393     Par(0) += Cov(3)/(Cov(5) + sigma2p)*(parp - GetSnp());
394     Par(2)  = eps2p*GetSnp() + (1 - eps2p)*parp;
395     Cov(5) *= eps2p;
396     Cov(3) *= eps2p;
397   }
398   {
399     Double_t parl=0.5*GetC()*dz/TMath::ASin(0.5*GetC()*TMath::Sqrt(r2));
400     Double_t sigma2l=theta2;
401     sigma2l += Cov(2)/r2 + Cov(0)*dy*dy*dz*dz/(r2*r2*r2);
402     sigma2l += ers[2]*ers[2]/r2;
403     Double_t eps2l = sigma2l/(Cov(9) + sigma2l);
404     Par(1) += Cov(7 )/(Cov(9) + sigma2l)*(parl - Par(3));
405     Par(4) += Cov(13)/(Cov(9) + sigma2l)*(parl - Par(3));
406     Par(3)  = eps2l*Par(3) + (1-eps2l)*parl;
407     Cov(9) *= eps2l; 
408     Cov(13)*= eps2l; 
409     Cov(7) *= eps2l; 
410   }
411   if (!Invariant()) return kFALSE;
412
413   return kTRUE;
414 }
415
416 void AliITStrackV2::CookdEdx(Double_t low, Double_t up) {
417   //-----------------------------------------------------------------
418   // This function calculates dE/dX within the "low" and "up" cuts.
419   // Origin: Boris Batyunya, JINR, Boris.Batiounia@cern.ch 
420   //-----------------------------------------------------------------
421   // The clusters order is: SSD-2, SSD-1, SDD-2, SDD-1, SPD-2, SPD-1
422
423   Int_t i;
424   Int_t nc=0;
425   for (i=0; i<GetNumberOfClusters(); i++) {
426     Int_t idx=GetClusterIndex(i);
427     idx=(idx&0xf0000000)>>28;
428     if (idx>1) nc++; // Take only SSD and SDD
429   }
430
431   Int_t swap;//stupid sorting
432   do {
433     swap=0;
434     for (i=0; i<nc-1; i++) {
435       if (fdEdxSample[i]<=fdEdxSample[i+1]) continue;
436       Float_t tmp=fdEdxSample[i];
437       fdEdxSample[i]=fdEdxSample[i+1]; fdEdxSample[i+1]=tmp;
438       swap++;
439     }
440   } while (swap);
441
442   Int_t nl=Int_t(low*nc), nu=Int_t(up*nc); //b.b. to take two lowest dEdX
443                                            // values from four ones choose
444                                            // nu=2
445   Float_t dedx=0;
446   for (i=nl; i<nu; i++) dedx += fdEdxSample[i];
447   if (nu-nl>0) dedx /= (nu-nl);
448
449   SetdEdx(dedx);
450 }
451
452 Double_t AliITStrackV2::GetBz() const {
453   //
454   // returns Bz component of the magnetic field (kG)
455   //
456   if (AliTracker::UniformField()) return AliTracker::GetBz();
457   Double_t r[3]; GetXYZ(r); 
458   return AliTracker::GetBz(r);
459 }
460
461 //____________________________________________________________________________
462 Bool_t AliITStrackV2::
463 GetPhiZat(Double_t r, Double_t &phi, Double_t &z) const {
464   //------------------------------------------------------------------
465   // This function returns the global cylindrical (phi,z) of the track 
466   // position estimated at the radius r. 
467   // The track curvature is neglected.
468   //------------------------------------------------------------------
469   Double_t d=GetD(0.,0.);
470   if (TMath::Abs(d) > r) return kFALSE; 
471
472   Double_t rcurr=TMath::Sqrt(GetX()*GetX() + GetY()*GetY());
473   if (TMath::Abs(d) > rcurr) return kFALSE; 
474   Double_t phicurr=GetAlpha()+TMath::ASin(GetSnp());
475
476   phi=phicurr+TMath::ASin(d/r)-TMath::ASin(d/rcurr);
477   z=GetZ()+GetTgl()*(TMath::Sqrt((r-d)*(r+d))-TMath::Sqrt((rcurr-d)*(rcurr+d)));
478   return kTRUE;
479 }
480 //____________________________________________________________________________
481 Bool_t AliITStrackV2::
482 GetLocalXat(Double_t r,Double_t &xloc) const {
483   //------------------------------------------------------------------
484   // This function returns the local x of the track 
485   // position estimated at the radius r. 
486   // The track curvature is neglected.
487   //------------------------------------------------------------------
488   Double_t d=GetD(0.,0.);
489   if (TMath::Abs(d) > r) return kFALSE; 
490
491   Double_t rcurr=TMath::Sqrt(GetX()*GetX() + GetY()*GetY());
492   Double_t phicurr=GetAlpha()+TMath::ASin(GetSnp());
493   Double_t phi=phicurr+TMath::ASin(d/r)-TMath::ASin(d/rcurr);
494
495   xloc=r*(TMath::Cos(phi)*TMath::Cos(GetAlpha())
496          +TMath::Sin(phi)*TMath::Sin(GetAlpha())); 
497
498   return kTRUE;
499 }