Compare() declared const (R.Brun)
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / AliMUONSegment.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 $Log$
18 Revision 1.5  2001/01/08 11:01:02  gosset
19 Modifications used for addendum to Dimuon TDR (JP Cussonneau):
20 *. MaxBendingMomentum to make both a segment and a track (default 500)
21 *. MaxChi2 per degree of freedom to make a track (default 100)
22 *. MinBendingMomentum used also to make a track
23    and not only a segment (default 3)
24 *. wider roads for track search in stations 1 to 3
25 *. extrapolation to actual Z instead of Z(chamber) in FollowTracks
26 *. in track fit:
27    - limits on parameters X and Y (+/-500)
28    - covariance matrices in double precision
29    - normalization of covariance matrices before inversion
30    - suppression of Minuit printouts
31 *. correction against memory leak (delete extrapHit) in FollowTracks
32 *. RMax to 10 degrees with Z(chamber) instead of fixed values;
33    RMin and Rmax cuts suppressed in NewHitForRecFromGEANT,
34    because useless with realistic geometry
35
36 Revision 1.4  2000/06/30 10:15:48  gosset
37 Changes to EventReconstructor...:
38 precision fit with multiple Coulomb scattering;
39 extrapolation to vertex with Branson correction in absorber (JPC)
40
41 Revision 1.3  2000/06/25 13:06:39  hristov
42 Inline functions moved from *.cxx to *.h files instead of forward declarations
43
44 Revision 1.2  2000/06/15 07:58:48  morsch
45 Code from MUON-dev joined
46
47 Revision 1.1.2.4  2000/06/12 10:10:21  morsch
48 Dummy copy constructor and assignment operator added
49
50 Revision 1.1.2.3  2000/06/09 21:01:16  morsch
51 Make includes consistent with new file structure.
52
53 Revision 1.1.2.2  2000/06/09 12:58:05  gosset
54 Removed comment beginnings in Log sections of .cxx files
55 Suppressed most violations of coding rules
56
57 Revision 1.1.2.1  2000/06/07 14:44:53  gosset
58 Addition of files for track reconstruction in C++
59 */
60
61 //__________________________________________________________________________
62 //
63 // Segment for reconstruction in ALICE dimuon spectrometer:
64 // two hits for reconstruction in the two chambers of one station
65 //__________________________________________________________________________
66
67 #include "AliMUONSegment.h" 
68
69 #include "AliMUON.h"
70 #include "AliMUONHitForRec.h" 
71 #include "AliMUONTrackParam.h" 
72 #include "AliMUONChamber.h" 
73 #include "AliRun.h"
74
75 ClassImp(AliMUONSegment) // Class implementation in ROOT context
76
77   //__________________________________________________________________________
78 AliMUONSegment::AliMUONSegment(AliMUONHitForRec* Hit1, AliMUONHitForRec* Hit2)
79 {
80   // Constructor for AliMUONSegment from two HitForRec's,
81   // one, in the first chamber of the station, pointed to by "Hit1",
82   // the other one, in the second chamber of the station, pointed to by "Hit1".
83   // Fills the pointers to both hits,
84   // the slope, the covariance for (coordinate in first chamber, slope),
85   // and the impact parameter at vertex (Z=0),
86   // in bending and non bending planes.
87   // Puts the "fInTrack" flag to "kFALSE".
88   Double_t dz;
89   // pointers to HitForRec's
90   fHitForRecPtr1 = Hit1;
91   fHitForRecPtr2 = Hit2;
92   dz = Hit1->GetZ() - Hit2->GetZ();
93   // bending plane
94   fBendingCoor = Hit1->GetBendingCoor();
95   fBendingSlope = (fBendingCoor - Hit2->GetBendingCoor()) / dz;
96   fBendingImpact = fBendingCoor - Hit1->GetZ() * fBendingSlope;
97   fBendingCoorReso2 = Hit1->GetBendingReso2();
98   fBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetBendingReso2() +
99                          Hit2->GetBendingReso2() ) / dz / dz;
100   fBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetBendingReso2() / dz;
101   // non bending plane
102   fNonBendingCoor = Hit1->GetNonBendingCoor();
103   fNonBendingSlope = (fNonBendingCoor - Hit2->GetNonBendingCoor()) / dz;
104   fNonBendingImpact = fNonBendingCoor - Hit1->GetZ() * fNonBendingSlope;
105   fNonBendingCoorReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2();
106   fNonBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetNonBendingReso2() +
107                             Hit2->GetNonBendingReso2() ) / dz / dz;
108   fNonBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2() / dz;
109   // "fInTrack" flag to "kFALSE"
110   fInTrack = kFALSE;
111   return;
112 }
113
114 AliMUONSegment::AliMUONSegment (const AliMUONSegment& MUONSegment)
115 {
116 // Dummy copy constructor
117 }
118
119 AliMUONSegment & AliMUONSegment::operator=(const AliMUONSegment& MUONSegment)
120 {
121 // Dummy assignment operator
122     return *this;
123 }
124
125   //__________________________________________________________________________
126 Int_t AliMUONSegment::Compare(const TObject* Segment) const
127 {
128   // "Compare" function to sort with increasing absolute value
129   // of the "impact parameter" in bending plane.
130   // Returns -1 (0, +1) if |impact parameter| of current Segment
131   // is smaller than (equal to, larger than) |impact parameter| of Segment
132   if (TMath::Abs(((AliMUONSegment*)this)->fBendingSlope)
133       < TMath::Abs(((AliMUONSegment*)Segment)->fBendingSlope))
134     return(-1);
135   // continuous parameter, hence no need for testing equal case
136   else return(+1);
137 }
138
139   //__________________________________________________________________________
140 Double_t AliMUONSegment::NormalizedChi2WithSegment(AliMUONSegment* Segment, Double_t Sigma2Cut)
141 {
142   // Calculate the normalized Chi2 between the current Segment (this)
143   // and the Segment pointed to by "Segment",
144   // i.e. the square deviations between the coordinates and the slopes,
145   // in both the bending and the non bending plane,
146   // divided by the variance of the same quantities and by "Sigma2Cut".
147   // Returns 5 if none of the 4 quantities is OK,
148   // something smaller than or equal to 4 otherwise.
149   // Would it be more correct to use a real chi square
150   // including the non diagonal term ????
151   Double_t chi2, chi2Max, diff, normDiff;
152   chi2 = 0.0;
153   chi2Max = 5.0;
154   // coordinate in bending plane
155   diff = this->fBendingCoor - Segment->fBendingCoor;
156   normDiff = diff * diff /
157     (this->fBendingCoorReso2 + Segment->fBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
158   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
159   chi2 = chi2 + normDiff;
160   // slope in bending plane
161   diff = this->fBendingSlope - Segment->fBendingSlope;
162   normDiff = diff * diff /
163     (this->fBendingSlopeReso2 + Segment->fBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
164   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
165   chi2 = chi2 + normDiff;
166   // coordinate in non bending plane
167   diff = this->fNonBendingCoor - Segment->fNonBendingCoor;
168   normDiff = diff * diff /
169     (this->fNonBendingCoorReso2 + Segment->fNonBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
170   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
171   chi2 = chi2 + normDiff;
172   // slope in non bending plane
173   diff = this->fNonBendingSlope - Segment->fNonBendingSlope;
174   normDiff = diff * diff /
175     (this->fNonBendingSlopeReso2 + Segment->fNonBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
176   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
177   chi2 = chi2 + normDiff;
178   return chi2;
179 }
180
181   //__________________________________________________________________________
182 AliMUONSegment* AliMUONSegment::CreateSegmentFromLinearExtrapToStation (Int_t Station, Double_t MCSfactor)
183 {
184   // Extrapolates linearly the current Segment (this) to station (0..) "Station".
185   // Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
186   // corresponding to one chamber,
187   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
188   // due to the arrangement in stations.
189   // Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
190   // Returns the pointer to the created AliMUONSegment object
191   // corresponding to this extrapolation.
192   // The caller has the responsibility to delete this object.
193   AliMUONSegment* extrapSegment = new AliMUONSegment(); // creates empty new segment
194   // dZ from first hit of current Segment to first chamber of station "Station"
195   AliMUON *pMUON = (AliMUON*) gAlice->GetModule("MUON"); // necessary ????
196   Double_t dZ =
197     (&(pMUON->Chamber(2 * Station)))->Z() - (this->fHitForRecPtr1)->GetZ();
198   // Data in bending plane
199   //  coordinate
200   extrapSegment->fBendingCoor = this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ;
201   //  slope
202   extrapSegment->fBendingSlope = this->fBendingSlope;
203   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
204   extrapSegment->fBendingCoorReso2 = this->fBendingCoorReso2 +
205     (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
206   extrapSegment->fBendingSlopeReso2 = this->fBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
207   extrapSegment->fBendingCoorSlopeReso2 =
208     this->fBendingCoorSlopeReso2 + this->fBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
209   // Data in non bending plane
210   //  coordinate
211   extrapSegment->fNonBendingCoor =
212     this->fNonBendingCoor + this->fNonBendingSlope * dZ;
213   //  slope
214   extrapSegment->fNonBendingSlope = this->fNonBendingSlope;
215   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
216   extrapSegment->fNonBendingCoorReso2 = this->fNonBendingCoorReso2 +
217     (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) *dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
218   extrapSegment->fNonBendingSlopeReso2 =
219     this->fNonBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
220   extrapSegment->fNonBendingCoorSlopeReso2 =
221     this->fNonBendingCoorSlopeReso2 + this->fNonBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
222   return extrapSegment;
223 }
224
225   //__________________________________________________________________________
226 AliMUONHitForRec* AliMUONSegment::CreateHitForRecFromLinearExtrapToChamber (Int_t Chamber, Double_t MCSfactor)
227 {
228   // Extrapolates linearly the current Segment (this) to chamber(0..) "Chamber".
229   // Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
230   // corresponding to one chamber.
231   // Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
232   // Returns the pointer to the created AliMUONHitForRec object
233   // corresponding to this extrapolation.
234   // The caller has the responsibility to delete this object.
235   AliMUONHitForRec* extrapHitForRec = new AliMUONHitForRec(); // creates empty new HitForRec
236   // dZ from first hit of current Segment to chamber
237   AliMUON *pMUON = (AliMUON*) gAlice->GetModule("MUON"); // necessary ????
238   Double_t dZ =
239     (&(pMUON->Chamber(Chamber)))->Z() - (this->fHitForRecPtr1)->GetZ();
240   // Data in bending plane
241   //  coordinate
242   extrapHitForRec->SetBendingCoor(this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ);
243   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
244   extrapHitForRec->SetBendingReso2(this->fBendingCoorReso2 +
245                                    (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
246   // Data in non bending plane
247   //  coordinate
248  extrapHitForRec ->SetNonBendingCoor(this->fNonBendingCoor +
249                                      this->fNonBendingSlope * dZ);
250   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
251   extrapHitForRec->
252     SetNonBendingReso2(this->fNonBendingCoorReso2 +
253                        (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
254   return extrapHitForRec;
255 }
256
257   //__________________________________________________________________________
258 void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2, Double_t Dz3, Int_t Station, Double_t InverseMomentum)
259 {
260   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
261   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
262   // of the station, respectively).
263   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
264   // corresponding to one chamber,
265   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
266   // due to the arrangement in stations.
267   // Resolution coming from:
268   // coordinate in closest station at "Dz1" from current "Station",
269   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
270   // interval "Dz3" between chambers of closest station,
271   // extrapolation over "Dz1" from closest station,
272   // "InverseMomentum".
273   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
274   // are assumed to be filled
275   // with the variance on bending and non bending coordinates.
276   // The "road" is parametrized from the old reco_muon.F
277   // with 8 cm between stations.
278   AliMUONTrackParam *param0;
279 //   Double_t cReso2, sReso2;
280   // parameters to define the widths of the searching roads in station 0,1,2
281   // width = p0 + p1/ (momentum)^2
282   //                  station number:        0         1          2
283 //   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 1.64e-2,   0.034 };   
284 //   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    821.,    446. };  
285 //   static Double_t p0BendingSlope[3] =    { 3.54e-6, 3.63e-6,  3.6e-6 };  
286 //   static Double_t p1BendingSlope[3] =    { 4.49e-3,  4.8e-3,   0.011 };  
287 //   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  { 4.66e-2, 4.83e-2,   0.049 };   
288 //   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,    866.,    354. };  
289 //   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = { 6.14e-4, 6.49e-4, 6.85e-4 };  
290 //   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,      0. };
291   
292   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 6.43e-2,   6.43e-2  };   
293   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    986.,       986. };  
294   static Double_t p0BendingSlope[3] =    {   3.6e-6,   3.6e-6,     3.6e-6  };  
295   static Double_t p1BendingSlope[3] =    {  1.1e-2,  1.1e-2,    1.1e-2  };  
296   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  {   0.049,   0.049,     0.049  };   
297   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,   1444.,      1444. };  
298   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = {   6.8e-4,   6.8e-4,     6.8e-4  };  
299   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,         0. };  
300   param0 = &(TrackParam[0]);
301
302 // OLD version
303 //   // Bending plane
304 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
305 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
306 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
307 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
308 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
309 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
310 //   // Non bending plane
311 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
312 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
313 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
314 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
315 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
316 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
317
318   // Coordinate and slope
319   // Bending plane
320   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
321   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
322   // Non bending plane
323   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
324   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
325
326   // Resolutions
327   // cReso2 and sReso2 have to be subtracted here from the parametrization
328   // because they are added in the functions "NormalizedChi2WithSegment"
329   // and "NormalizedChi2WithHitForRec"
330   // Bending plane
331 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
332 //   sReso2 = (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
333   fBendingCoorReso2 = p0BendingCoor[Station] + p1BendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum ;  // - cReso2
334   fBendingSlopeReso2 = p0BendingSlope[Station] + p1BendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
335   // Non bending plane
336 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
337 //   sReso2 =  (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
338   fNonBendingCoorReso2 = p0NonBendingCoor[Station] + p1NonBendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; // - cReso2;
339   fNonBendingSlopeReso2 = p0NonBendingSlope[Station] + p1NonBendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
340   return;
341 }
342
343 // OLD function, with roads automatically calculated instead from being parametrized
344 // kept because it would be a better solution,
345 // if one can really find the right values.
346 //   //__________________________________________________________________________
347 // void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2)
348 // {
349 //   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
350 //   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
351 //   // of the station, respectively).
352 //   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
353 //   // corresponding to one chamber,
354 //   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
355 //   // due to the arrangement in stations.
356 //   // Resolution coming from:
357 //   // coordinate in closest station at "Dz1",
358 //   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
359 //   // extrapolation over "Dz" from closest station.
360 //   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
361 //   // are assumed to be filled
362 //   // with the variance on bending and non bending coordinates.
363 //   AliMUONTrackParam *param0;
364 //   Double_t cReso2, sReso2;
365 //   param0 = &(TrackParam[0]);
366 //   // Bending plane
367 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
368 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
369 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
370 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
371 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
372 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
373 //   // Non bending plane
374 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
375 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
376 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
377 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
378 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
379 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
380 //   return;
381 // }