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