MFT/AliMuonForwardTrack.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 //====================================================================================================================================================
  17 //
  18 //      Description of an ALICE muon forward track, combining the information of the Muon Spectrometer and the Muon Forward Tracker
  19 //
  20 //      Contact author: antonio.uras@cern.ch
  21 //
  22 //====================================================================================================================================================
  23
  24 #include "AliLog.h"
  25 #include "AliMUONTrack.h"
  26 #include "AliMFTCluster.h"
  27 #include "AliMUONVCluster.h"
  28 #include "AliMUONTrackParam.h"
  29 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  30 #include "TClonesArray.h"
  31 #include "TMatrixD.h"
  32 #include "TParticle.h"
  33 #include "AliMuonForwardTrack.h"
  34 #include "AliMFTConstants.h"
  35
  36 ClassImp(AliMuonForwardTrack)
  37
  38 //====================================================================================================================================================
  39
  40 AliMuonForwardTrack::AliMuonForwardTrack():
  41   AliMUONTrack(),
  42   fMUONTrack(0),
  43   fMCTrackRef(0),
  44   fMFTClusters(0),
  45   fNWrongClustersMC(-1),
  46   fTrackMCId(-1)
  47 {
  48
  49   // default constructor
  50
  51   for (Int_t iPlane=0; iPlane<AliMFTConstants::fNMaxPlanes; iPlane++) fPlaneExists[iPlane] = kFALSE;
  52   for (Int_t iParent=0; iParent<fgkNParentsMax; iParent++) {
  53     fParentMCLabel[iParent] = -1;
  54     fParentPDGCode[iParent] =  0;
  55   }
  56   fMFTClusters = new TClonesArray("AliMFTCluster");
  57   fMFTClusters -> SetOwner(kTRUE);
  58
  59 }
  60
  61 //====================================================================================================================================================
  62
  63 AliMuonForwardTrack::AliMuonForwardTrack(AliMUONTrack *MUONTrack):
  64   AliMUONTrack(),
  65   fMUONTrack(0),
  66   fMCTrackRef(0),
  67   fMFTClusters(0),
  68   fNWrongClustersMC(-1),
  69   fTrackMCId(-1)
  70 {
  71
  72   SetMUONTrack(MUONTrack);
  73   for (Int_t iPlane=0; iPlane<AliMFTConstants::fNMaxPlanes; iPlane++) fPlaneExists[iPlane] = kFALSE;
  74   for (Int_t iParent=0; iParent<fgkNParentsMax; iParent++) {
  75     fParentMCLabel[iParent] = -1;
  76     fParentPDGCode[iParent] =  0;
  77   }
  78   fMFTClusters = new TClonesArray("AliMFTCluster");
  79   fMFTClusters -> SetOwner(kTRUE);
  80
  81 }
  82
  83 //====================================================================================================================================================
  84
  85 AliMuonForwardTrack::AliMuonForwardTrack(const AliMuonForwardTrack& track):
  86   AliMUONTrack(track),
  87   fMUONTrack(0x0),
  88   fMCTrackRef(0x0),
  89   fMFTClusters(0x0),
  90   fNWrongClustersMC(track.fNWrongClustersMC),
  91   fTrackMCId(track.fTrackMCId)
  92 {
  93
  94   // copy constructor
  95   fMUONTrack        = new AliMUONTrack(*(track.fMUONTrack));
  96   if (track.fMCTrackRef) fMCTrackRef = new TParticle(*(track.fMCTrackRef));
  97   fMFTClusters      = new TClonesArray(*(track.fMFTClusters));
  98   fMFTClusters->SetOwner(kTRUE);
  99   for (Int_t iPlane=0; iPlane<AliMFTConstants::fNMaxPlanes; iPlane++) fPlaneExists[iPlane] = (track.fPlaneExists)[iPlane];
 100   for (Int_t iParent=0; iParent<fgkNParentsMax; iParent++) {
 101     fParentMCLabel[iParent] = (track.fParentMCLabel)[iParent];
 102     fParentPDGCode[iParent] = (track.fParentPDGCode)[iParent];
 103   }
 104
 105 }
 106
 107 //====================================================================================================================================================
 108
 109 AliMuonForwardTrack& AliMuonForwardTrack::operator=(const AliMuonForwardTrack& track) {
 110
 111   // Asignment operator
 112
 113   // check assignement to self
 114   if (this == &track) return *this;
 115
 116   // base class assignement
 117   AliMUONTrack::operator=(track);
 118
 119   // clear memory
 120   Clear("");
 121
 122   fMUONTrack        = new AliMUONTrack(*(track.fMUONTrack));
 123   if (track.fMCTrackRef) fMCTrackRef = new TParticle(*(track.fMCTrackRef));
 124   fMFTClusters      = new TClonesArray(*(track.fMFTClusters));
 125   fMFTClusters->SetOwner(kTRUE);
 126   fNWrongClustersMC = track.fNWrongClustersMC;
 127   fTrackMCId        = track.fTrackMCId;
 128
 129   for (Int_t iPlane=0; iPlane<AliMFTConstants::fNMaxPlanes; iPlane++) fPlaneExists[iPlane] = (track.fPlaneExists)[iPlane];
 130   for (Int_t iParent=0; iParent<fgkNParentsMax; iParent++) {
 131     fParentMCLabel[iParent] = (track.fParentMCLabel)[iParent];
 132     fParentPDGCode[iParent] = (track.fParentPDGCode)[iParent];
 133   }
 134
 135   return *this;
 136
 137 }
 138
 139 //====================================================================================================================================================
 140
 141 void AliMuonForwardTrack::Clear(const Option_t* /*opt*/) {
 142
 143   // Clear arrays
 144   delete fMUONTrack;   fMUONTrack   = 0x0;
 145   delete fMCTrackRef;  fMCTrackRef  = 0x0;
 146   delete fMFTClusters; fMFTClusters = 0x0;
 147
 148 }
 149
 150 //====================================================================================================================================================
 151
 152 AliMuonForwardTrack::~AliMuonForwardTrack() {
 153
 154   delete fMUONTrack;
 155   delete fMCTrackRef;
 156   fMFTClusters -> Delete();
 157   delete fMFTClusters;
 158
 159 }
 160
 161 //====================================================================================================================================================
 162
 163 void AliMuonForwardTrack::SetMUONTrack(AliMUONTrack *MUONTrack) {
 164
 165   if (fMUONTrack) {
 166     AliInfo("fMUONTrack already exists, nothing will be done");
 167     return;
 168   }
 169
 170   fMUONTrack = MUONTrack;
 171   SetGlobalChi2(fMUONTrack->GetGlobalChi2());
 172
 173 }
 174
 175 //====================================================================================================================================================
 176
 177 void AliMuonForwardTrack::SetMCTrackRef(TParticle *MCTrackRef) {
 178
 179   if (fMCTrackRef) {
 180     AliInfo("fMCTrackRef already exists, nothing will be done");
 181     return;
 182   }
 183
 184   fMCTrackRef = MCTrackRef;
 185
 186 }
 187
 188 //====================================================================================================================================================
 189
 190 void AliMuonForwardTrack::AddTrackParamAtMFTCluster(AliMUONTrackParam &trackParam, AliMFTCluster &mftCluster) {
 191
 192   AliDebug(1, Form("Before adding: this->fMFTClusters=%p has %d entries", this->fMFTClusters, this->fMFTClusters->GetEntries()));
 193   Int_t iMFTCluster = this->fMFTClusters->GetEntries();
 194   AliDebug(1, Form("mftCluster->GetX() = %f  mftCluster->GetY() = %f  mftCluster->GetErrX() = %f  cmftCluster->GetErrY() = %f",
 195            mftCluster.GetX(), mftCluster.GetY(), mftCluster.GetErrX(), mftCluster.GetErrY()));
 196   AliMUONVCluster *muonCluster = (AliMUONVCluster*) mftCluster.CreateMUONCluster();
 197   AliDebug(1, Form("Created MUON cluster %p", muonCluster));
 198   trackParam.SetUniqueID(iMFTCluster);    // we profit of this slot to store the reference to the corresponding MFTCluster
 199   AliDebug(1, Form("Now adding muonCluster %p and trackParam %p",muonCluster, &trackParam));
 200   AddTrackParamAtCluster(trackParam, *muonCluster, kTRUE);
 201   // we pass the parameters this->GetTrackParamAtCluster()->First() to the Kalman Filter algorithm: they will be updated!!
 202   Double_t chi2Kalman = RunKalmanFilter(*(AliMUONTrackParam*)(GetTrackParamAtCluster()->First()));
 203   AliDebug(1, Form("Adding Kalman chi2 = %f to global chi2 = %f", chi2Kalman, GetGlobalChi2()));
 204   Double_t newGlobalChi2 = GetGlobalChi2() + chi2Kalman;
 205   mftCluster.SetLocalChi2(chi2Kalman);
 206   mftCluster.SetTrackChi2(newGlobalChi2);
 207   new ((*(this->fMFTClusters))[iMFTCluster]) AliMFTCluster(mftCluster);
 208   AliDebug(1, Form("GetTrackParamAtCluster() = %p  has %d entries while this->fMFTClusters=%p has %d entries",
 209                    GetTrackParamAtCluster(), GetTrackParamAtCluster()->GetEntries(), this->fMFTClusters, this->fMFTClusters->GetEntries()));
 210   AliDebug(1, Form("muonCluster->GetZ() = %f, trackParam->GetZ() = %f",muonCluster->GetZ(), trackParam.GetZ()));
 211   SetGlobalChi2(newGlobalChi2);
 212   AliDebug(1, Form("New global chi2 = %f", GetGlobalChi2()));
 213   ((AliMUONTrackParam*) GetTrackParamAtCluster()->First())->SetTrackChi2(newGlobalChi2);
 214   for (Int_t iPar=0; iPar<GetTrackParamAtCluster()->GetEntries(); iPar++) {
 215     AliDebug(1, Form("GetTrackParamAtCluster()->At(%d)->GetClusterPtr() = %p",
 216                      iPar, ((AliMUONTrackParam*)(GetTrackParamAtCluster()->At(iPar)))->GetClusterPtr()));
 217   }
 218
 219 }
 220
 221 //====================================================================================================================================================
 222
 223 AliMUONTrackParam* AliMuonForwardTrack::GetTrackParamAtMUONCluster(Int_t iMUONCluster) {
 224
 225   if (iMUONCluster<0 || iMUONCluster>=GetNMUONClusters()) {
 226     AliError("Invalid MUON cluster index. NULL pointer will be returned");
 227     return NULL;
 228   }
 229
 230   AliMUONTrackParam *trackParam = (AliMUONTrackParam*) fMUONTrack->GetTrackParamAtCluster()->At(iMUONCluster);
 231
 232   return trackParam;
 233
 234 }
 235
 236 //====================================================================================================================================================
 237
 238 AliMUONTrackParam* AliMuonForwardTrack::GetTrackParamAtMFTCluster(Int_t iMFTCluster) {
 239
 240   if (iMFTCluster<0 || iMFTCluster>=GetNMFTClusters()) {
 241     AliError("Invalid MFT cluster index. NULL pointer will be returned");
 242     return NULL;
 243   }
 244
 245   AliMUONTrackParam *trackParam = (AliMUONTrackParam*) GetTrackParamAtCluster()->At(iMFTCluster);
 246
 247   return trackParam;
 248
 249 }
 250
 251 //====================================================================================================================================================
 252
 253 AliMUONVCluster* AliMuonForwardTrack::GetMUONCluster(Int_t iMUONCluster) {
 254
 255   if (iMUONCluster<0 || iMUONCluster>=GetNMUONClusters()) {
 256     AliError("Invalid MUON cluster index. NULL pointer will be returned");
 257     return NULL;
 258   }
 259
 260   AliMUONTrackParam *trackParam = GetTrackParamAtMUONCluster(iMUONCluster);
 261   AliMUONVCluster *muonCluster = trackParam->GetClusterPtr();
 262
 263   return muonCluster;
 264
 265 }
 266
 267 //====================================================================================================================================================
 268
 269 AliMFTCluster* AliMuonForwardTrack::GetMFTCluster(Int_t iMFTCluster) {
 270
 271   if (iMFTCluster<0 || iMFTCluster>=GetNMFTClusters()) {
 272     AliError(Form("Invalid MFT cluster index (%d). GetNMFTClusters()=%d. NULL pointer will be returned", iMFTCluster, GetNMFTClusters()));
 273     return NULL;
 274   }
 275
 276   AliMUONTrackParam *trackParam = GetTrackParamAtMFTCluster(iMFTCluster);
 277   AliMFTCluster *mftCluster = (AliMFTCluster*) this->fMFTClusters->At(trackParam->GetUniqueID());
 278
 279   return mftCluster;
 280
 281 }
 282
 283 //====================================================================================================================================================
 284
 285 Double_t AliMuonForwardTrack::RunKalmanFilter(AliMUONTrackParam &trackParamAtCluster) {
 286
 287   AliDebug(1, Form("Running Kalman filter for parameters %p (z = %f) and cluster %p (z = %f)",
 288                    &trackParamAtCluster, trackParamAtCluster.GetZ(), trackParamAtCluster.GetClusterPtr(), trackParamAtCluster.GetClusterPtr()->GetZ()));
 289
 290   // Compute new track parameters and their covariances including new cluster using kalman filter
 291   // return the *additional* track chi2
 292
 293   // Get actual track parameters (p)
 294   TMatrixD param(trackParamAtCluster.GetParameters());
 295
 296   // Get new cluster parameters (m)
 297   AliMUONVCluster *cluster = trackParamAtCluster.GetClusterPtr();
 298   AliDebug(1, Form("cluster->GetX() = %f  cluster->GetY() = %f  cluster->GetErrX() = %f  cluster->GetErrY() = %f",
 299                    cluster->GetX(), cluster->GetY(), cluster->GetErrX(), cluster->GetErrY()));
 300   TMatrixD clusterParam(5,1);
 301   clusterParam.Zero();
 302   clusterParam(0,0) = cluster->GetX();
 303   clusterParam(2,0) = cluster->GetY();
 304
 305   // Compute the current parameter weight (W)
 306   TMatrixD paramWeight(trackParamAtCluster.GetCovariances());
 307   if (paramWeight.Determinant() != 0) {
 308     paramWeight.Invert();
 309   } else {
 310     Warning("RunKalmanFilter"," Determinant = 0");
 311     return 1.e10;
 312   }
 313
 314   // Compute the new cluster weight (U)
 315   TMatrixD clusterWeight(5,5);
 316   clusterWeight.Zero();
 317   clusterWeight(0,0) = 1. / cluster->GetErrX2();
 318   clusterWeight(2,2) = 1. / cluster->GetErrY2();
 319
 320   // Compute the new parameters covariance matrix ( (W+U)^-1 )
 321   TMatrixD newParamCov(paramWeight,TMatrixD::kPlus,clusterWeight);
 322   if (newParamCov.Determinant() != 0) {
 323     newParamCov.Invert();
 324   }
 325   else {
 326     Warning("RunKalmanFilter"," Determinant = 0");
 327     return 1.e10;
 328   }
 329
 330   // Save the new parameters covariance matrix
 331   trackParamAtCluster.SetCovariances(newParamCov);
 332
 333   // Compute the new parameters (p' = ((W+U)^-1)U(m-p) + p)
 334   TMatrixD tmp(clusterParam,TMatrixD::kMinus,param);
 335   TMatrixD tmp2(clusterWeight,TMatrixD::kMult,tmp);    // U(m-p)
 336   TMatrixD newParam(newParamCov,TMatrixD::kMult,tmp2); // ((W+U)^-1)U(m-p)
 337   newParam += param;                                   // ((W+U)^-1)U(m-p) + p
 338
 339   // Save the new parameters
 340   trackParamAtCluster.SetParameters(newParam);
 341
 342   // Compute the additional chi2 (= ((p'-p)^-1)W(p'-p) + ((p'-m)^-1)U(p'-m))
 343   tmp = newParam; // p'
 344   tmp -= param;   // (p'-p)
 345   TMatrixD tmp3(paramWeight,TMatrixD::kMult,tmp);           // W(p'-p)
 346   TMatrixD addChi2Track(tmp,TMatrixD::kTransposeMult,tmp3); // ((p'-p)^-1)W(p'-p)
 347   tmp = newParam;      // p'
 348   tmp -= clusterParam; // (p'-m)
 349   TMatrixD tmp4(clusterWeight,TMatrixD::kMult,tmp);            // U(p'-m)
 350   addChi2Track += TMatrixD(tmp,TMatrixD::kTransposeMult,tmp4); // ((p'-p)^-1)W(p'-p) + ((p'-m)^-1)U(p'-m)
 351
 352   AliDebug(1,Form("Adding Kalman chi2 = %f",addChi2Track(0,0)));
 353
 354   return addChi2Track(0,0);
 355
 356 }
 357
 358 //====================================================================================================================================================
 359
 360 Double_t AliMuonForwardTrack::GetWeightedOffset(Double_t x, Double_t y, Double_t z) {
 361
 362   AliMUONTrackParam *param = GetTrackParamAtMFTCluster(0);
 363   AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZCov(param, z);
 364
 365   TMatrixD cov(5,5);
 366   cov = param->GetCovariances();
 367
 368   TMatrixD covCoordinates(2,2);
 369   covCoordinates(0,0) = cov(0,0);
 370   covCoordinates(0,1) = cov(0,2);
 371   covCoordinates(1,0) = cov(2,0);
 372   covCoordinates(1,1) = cov(2,2);
 373
 374   TMatrixD covCoordinatesInverse = covCoordinates.Invert();
 375
 376   Double_t dX = param->GetNonBendingCoor() - x;
 377   Double_t dY = param->GetBendingCoor()    - y;
 378
 379   Double_t weightedOffset = TMath::Sqrt(0.5*(dX*dX*covCoordinatesInverse(0,0) +
 380                                              dY*dY*covCoordinatesInverse(1,1) +
 381                                              2.*dX*dY*covCoordinatesInverse(0,1)));
 382
 383   return weightedOffset;
 384
 385 }
 386
 387 //====================================================================================================================================================
 388
 389 Double_t AliMuonForwardTrack::GetOffsetX(Double_t x, Double_t z) {
 390
 391   AliMUONTrackParam *param = GetTrackParamAtMFTCluster(0);
 392   AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZCov(param, z);
 393   Double_t dX = param->GetNonBendingCoor() - x;
 394   return dX;
 395
 396 }
 397
 398 //====================================================================================================================================================
 399
 400 Double_t AliMuonForwardTrack::GetOffsetY(Double_t y, Double_t z) {
 401
 402   AliMUONTrackParam *param = GetTrackParamAtMFTCluster(0);
 403   AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZCov(param, z);
 404   Double_t dY = param->GetBendingCoor() - y;
 405   return dY;
 406
 407 }
 408
 409 //====================================================================================================================================================
 410
 411 Double_t AliMuonForwardTrack::GetOffset(Double_t x, Double_t y, Double_t z) {
 412
 413   AliMUONTrackParam *param = GetTrackParamAtMFTCluster(0);
 414   AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZCov(param, z);
 415   Double_t dX = param->GetNonBendingCoor() - x;
 416   Double_t dY = param->GetBendingCoor()    - y;
 417   return TMath::Sqrt(dX*dX + dY*dY);
 418
 419 }
 420
 421 //====================================================================================================================================================
 422