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