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 "AliESDtrack.h"
  28 #include "AliESDVertex.h"
  29 #include "AliITSReconstructor.h"
  30 #include "AliITStrackV2.h"
  31 #include "AliTracker.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, 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     xTimesRho = sign*mparam[4]*mparam[0];
 215     xOverX0   = mparam[1];
 216     if (mparam[1]<900000) {
 217       if (!AliExternalTrackParam::CorrectForMeanMaterial(xOverX0,
 218                            xTimesRho,GetMass())) return kFALSE;
 219     } else { // this happens when MeanMaterialBudget cannot cross a boundary
 220       return kFALSE;
 221     }
 222   }
 223
 224   if (addTime && IsStartedTimeIntegral() && GetX()>startx) {
 225     Double_t l2 = ( (GetX()-startx)*(GetX()-startx) +
 226                     (GetY()-starty)*(GetY()-starty) +
 227                     (GetZ()-startz)*(GetZ()-startz) );
 228     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 229   }
 230
 231   return kTRUE;
 232 }
 233
 234 //____________________________________________________________________________
 235 Bool_t AliITStrackV2::Update(const AliCluster* c, Double_t chi2, Int_t index)
 236 {
 237   //------------------------------------------------------------------
 238   //This function updates track parameters
 239   //------------------------------------------------------------------
 240   Double_t p[2]={c->GetY(), c->GetZ()};
 241   Double_t cov[3]={c->GetSigmaY2(), 0., c->GetSigmaZ2()};
 242
 243   if (!AliExternalTrackParam::Update(p,cov)) return kFALSE;
 244
 245   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 246   if (!Invariant()) {
 247      if (n>fgkWARN) AliWarning("Wrong invariant !");
 248      return kFALSE;
 249   }
 250
 251   if (chi2<0) return kTRUE;
 252
 253   // fill residuals for ITS+TPC tracks
 254   if (fESDtrack) {
 255     if (fESDtrack->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCin) {
 256       AliTracker::FillResiduals(this,p,cov,c->GetVolumeId());
 257     }
 258   }
 259
 260   fIndex[n]=index;
 261   SetNumberOfClusters(n+1);
 262   SetChi2(GetChi2()+chi2);
 263
 264   return kTRUE;
 265 }
 266
 267 Bool_t AliITStrackV2::Invariant() const {
 268   //------------------------------------------------------------------
 269   // This function is for debugging purpose only
 270   //------------------------------------------------------------------
 271   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 272
 273   // take into account the misalignment error
 274   Float_t maxMisalErrY2=0,maxMisalErrZ2=0;
 275   for (Int_t lay=0; lay<AliITSgeomTGeo::kNLayers; lay++) {
 276     maxMisalErrY2 = TMath::Max(maxMisalErrY2,AliITSReconstructor::GetRecoParam()->GetClusterMisalErrorY(lay));
 277     maxMisalErrZ2 = TMath::Max(maxMisalErrZ2,AliITSReconstructor::GetRecoParam()->GetClusterMisalErrorZ(lay));
 278   }
 279   maxMisalErrY2 *= maxMisalErrY2;
 280   maxMisalErrZ2 *= maxMisalErrZ2;
 281   // this is because when we reset before refitting, we multiply the
 282   // matrix by 10
 283   maxMisalErrY2 *= 10.;
 284   maxMisalErrZ2 *= 10.;
 285
 286   Double_t sP2=GetParameter()[2];
 287   if (TMath::Abs(sP2) >= kAlmost1){
 288      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fP2=%f\n",sP2);
 289      return kFALSE;
 290   }
 291   Double_t sC00=GetCovariance()[0];
 292   if (sC00<=0 || sC00>(9.+maxMisalErrY2)) {
 293      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC00=%f\n",sC00);
 294      return kFALSE;
 295   }
 296   Double_t sC11=GetCovariance()[2];
 297   if (sC11<=0 || sC11>(9.+maxMisalErrZ2)) {
 298      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC11=%f\n",sC11);
 299      return kFALSE;
 300   }
 301   Double_t sC22=GetCovariance()[5];
 302   if (sC22<=0 || sC22>1.) {
 303      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC22=%f\n",sC22);
 304      return kFALSE;
 305   }
 306   Double_t sC33=GetCovariance()[9];
 307   if (sC33<=0 || sC33>1.) {
 308      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC33=%f\n",sC33);
 309      return kFALSE;
 310   }
 311   Double_t sC44=GetCovariance()[14];
 312   if (sC44<=0 /*|| sC44>6e-5*/) {
 313      if (n>fgkWARN) Warning("Invariant","fC44=%f\n",sC44);
 314      return kFALSE;
 315   }
 316
 317   return kTRUE;
 318 }
 319
 320 //____________________________________________________________________________
 321 Bool_t AliITStrackV2::Propagate(Double_t alp,Double_t xk) {
 322   //------------------------------------------------------------------
 323   //This function propagates a track
 324   //------------------------------------------------------------------
 325   Double_t bz=GetBz();
 326   if (!AliExternalTrackParam::Propagate(alp,xk,bz)) return kFALSE;
 327
 328   if (!Invariant()) {
 329     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 330     if (n>fgkWARN) AliWarning("Wrong invariant !");
 331     return kFALSE;
 332   }
 333
 334   return kTRUE;
 335 }
 336
 337 Bool_t AliITStrackV2::MeanBudgetToPrimVertex(Double_t xyz[3], Double_t step, Double_t &d) const {
 338
 339   //-------------------------------------------------------------------
 340   //  Get the mean material budget between the actual point and the
 341   //  primary vertex. (L.Gaudichet)
 342   //-------------------------------------------------------------------
 343
 344   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha()), sn=TMath::Sin(GetAlpha());
 345   Double_t vertexX = xyz[0]*cs + xyz[1]*sn;
 346
 347   Int_t nstep = Int_t((GetX()-vertexX)/step);
 348   if (nstep<1) nstep = 1;
 349   step = (GetX()-vertexX)/nstep;
 350
 351   //  Double_t mparam[7], densMean=0, radLength=0, length=0;
 352   Double_t mparam[7];
 353   Double_t p1[3], p2[3], x = GetX(), bz = GetBz();
 354   GetXYZ(p1);
 355
 356   d=0.;
 357
 358   for (Int_t i=0; i<nstep; i++) {
 359     x  += step;
 360     if (!GetXYZAt(x, bz, p2)) return kFALSE;
 361     AliTracker::MeanMaterialBudget(p1, p2, mparam);
 362     if (mparam[1]>900000) return kFALSE;
 363     d  += mparam[1];
 364
 365     p1[0] = p2[0];
 366     p1[1] = p2[1];
 367     p1[2] = p2[2];
 368   }
 369
 370   return kTRUE;
 371 }
 372
 373 Bool_t AliITStrackV2::Improve(Double_t x0,Double_t xyz[3],Double_t ers[3]) {
 374   //------------------------------------------------------------------
 375   //This function improves angular track parameters
 376   //------------------------------------------------------------------
 377   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha()), sn=TMath::Sin(GetAlpha());
 378 //Double_t xv = xyz[0]*cs + xyz[1]*sn; // vertex
 379   Double_t yv =-xyz[0]*sn + xyz[1]*cs; // in the
 380   Double_t zv = xyz[2];                // local frame
 381
 382   Double_t dy = Par(0) - yv, dz = Par(1) - zv;
 383   Double_t r2=GetX()*GetX() + dy*dy;
 384   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(GetSigned1Pt()*GetSigned1Pt());
 385   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
 386   x0*=TMath::Sqrt((1.+ GetTgl()*GetTgl())/(1.- GetSnp()*GetSnp()));
 387   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*x0;
 388   //Double_t theta2=1.0259e-6*14*14/28/(beta2*p2)*x0*9.36*2.33;
 389
 390   Double_t cnv=GetBz()*kB2C;
 391   {
 392     Double_t dummy = 4/r2 - GetC()*GetC();
 393     if (dummy < 0) return kFALSE;
 394     Double_t parp = 0.5*(GetC()*GetX() + dy*TMath::Sqrt(dummy));
 395     Double_t sigma2p = theta2*(1.- GetSnp()*GetSnp())*(1. + GetTgl()*GetTgl());
 396     sigma2p += Cov(0)/r2*(1.- dy*dy/r2)*(1.- dy*dy/r2);
 397     sigma2p += ers[1]*ers[1]/r2;
 398     sigma2p += 0.25*Cov(14)*cnv*cnv*GetX()*GetX();
 399     Double_t eps2p=sigma2p/(Cov(5) + sigma2p);
 400     Par(0) += Cov(3)/(Cov(5) + sigma2p)*(parp - GetSnp());
 401     Par(2)  = eps2p*GetSnp() + (1 - eps2p)*parp;
 402     Cov(5) *= eps2p;
 403     Cov(3) *= eps2p;
 404   }
 405   {
 406     Double_t parl=0.5*GetC()*dz/TMath::ASin(0.5*GetC()*TMath::Sqrt(r2));
 407     Double_t sigma2l=theta2;
 408     sigma2l += Cov(2)/r2 + Cov(0)*dy*dy*dz*dz/(r2*r2*r2);
 409     sigma2l += ers[2]*ers[2]/r2;
 410     Double_t eps2l = sigma2l/(Cov(9) + sigma2l);
 411     Par(1) += Cov(7 )/(Cov(9) + sigma2l)*(parl - Par(3));
 412     Par(4) += Cov(13)/(Cov(9) + sigma2l)*(parl - Par(3));
 413     Par(3)  = eps2l*Par(3) + (1-eps2l)*parl;
 414     Cov(9) *= eps2l;
 415     Cov(13)*= eps2l;
 416     Cov(7) *= eps2l;
 417   }
 418   if (!Invariant()) return kFALSE;
 419
 420   return kTRUE;
 421 }
 422
 423 void AliITStrackV2::CookdEdx(Double_t low, Double_t up) {
 424   //-----------------------------------------------------------------
 425   // This function calculates dE/dX within the "low" and "up" cuts.
 426   // Origin: Boris Batyunya, JINR, Boris.Batiounia@cern.ch
 427   //-----------------------------------------------------------------
 428   // The clusters order is: SSD-2, SSD-1, SDD-2, SDD-1, SPD-2, SPD-1
 429
 430   Int_t i;
 431   Int_t nc=0;
 432   for (i=0; i<GetNumberOfClusters(); i++) {
 433     Int_t idx=GetClusterIndex(i);
 434     idx=(idx&0xf0000000)>>28;
 435     if (idx>1) nc++; // Take only SSD and SDD
 436   }
 437
 438   Int_t swap;//stupid sorting
 439   do {
 440     swap=0;
 441     for (i=0; i<nc-1; i++) {
 442       if (fdEdxSample[i]<=fdEdxSample[i+1]) continue;
 443       Float_t tmp=fdEdxSample[i];
 444       fdEdxSample[i]=fdEdxSample[i+1]; fdEdxSample[i+1]=tmp;
 445       swap++;
 446     }
 447   } while (swap);
 448
 449   Int_t nl=Int_t(low*nc), nu=Int_t(up*nc); //b.b. to take two lowest dEdX
 450                                            // values from four ones choose
 451                                            // nu=2
 452   Float_t dedx=0;
 453   for (i=nl; i<nu; i++) dedx += fdEdxSample[i];
 454   if (nu-nl>0) dedx /= (nu-nl);
 455
 456   SetdEdx(dedx);
 457 }
 458
 459 //____________________________________________________________________________
 460 Bool_t AliITStrackV2::
 461 GetPhiZat(Double_t r, Double_t &phi, Double_t &z) const {
 462   //------------------------------------------------------------------
 463   // This function returns the global cylindrical (phi,z) of the track
 464   // position estimated at the radius r.
 465   // The track curvature is neglected.
 466   //------------------------------------------------------------------
 467   Double_t d=GetD(0.,0.);
 468   if (TMath::Abs(d) > r) return kFALSE;
 469
 470   Double_t rcurr=TMath::Sqrt(GetX()*GetX() + GetY()*GetY());
 471   if (TMath::Abs(d) > rcurr) return kFALSE;
 472   Double_t phicurr=GetAlpha()+TMath::ASin(GetSnp());
 473
 474   phi=phicurr+TMath::ASin(d/r)-TMath::ASin(d/rcurr);
 475   z=GetZ()+GetTgl()*(TMath::Sqrt((r-d)*(r+d))-TMath::Sqrt((rcurr-d)*(rcurr+d)));
 476   return kTRUE;
 477 }
 478 //____________________________________________________________________________
 479 Bool_t AliITStrackV2::
 480 GetLocalXat(Double_t r,Double_t &xloc) const {
 481   //------------------------------------------------------------------
 482   // This function returns the local x of the track
 483   // position estimated at the radius r.
 484   // The track curvature is neglected.
 485   //------------------------------------------------------------------
 486   Double_t d=GetD(0.,0.);
 487   if (TMath::Abs(d) > r) {
 488     if (r>1e-1) return kFALSE;
 489     r = TMath::Abs(d);
 490   }
 491
 492   Double_t rcurr=TMath::Sqrt(GetX()*GetX() + GetY()*GetY());
 493   Double_t phicurr=GetAlpha()+TMath::ASin(GetSnp());
 494   Double_t phi=phicurr+TMath::ASin(d/r)-TMath::ASin(d/rcurr);
 495
 496   xloc=r*(TMath::Cos(phi)*TMath::Cos(GetAlpha())
 497          +TMath::Sin(phi)*TMath::Sin(GetAlpha()));
 498
 499   return kTRUE;
 500 }