chPrev initialised
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / AliMUONTrack.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 1.8  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 1.7  2000/09/19 15:50:46  gosset
37 TrackChi2MCS function: covariance matrix better calculated,
38 taking into account missing planes...
39
40 Revision 1.6  2000/07/20 12:45:27  gosset
41 New "EventReconstructor..." structure,
42         hopefully more adapted to tree/streamer.
43 "AliMUONEventReconstructor::RemoveDoubleTracks"
44         to keep only one track among similar ones.
45
46 Revision 1.5  2000/07/18 16:04:06  gosset
47 AliMUONEventReconstructor package:
48 * a few minor modifications and more comments
49 * a few corrections
50   * right sign for Z of raw clusters
51   * right loop over chambers inside station
52   * symmetrized covariance matrix for measurements (TrackChi2MCS)
53   * right sign of charge in extrapolation (ExtrapToZ)
54   * right zEndAbsorber for Branson correction below 3 degrees
55 * use of TVirtualFitter instead of TMinuit for AliMUONTrack::Fit
56 * no parameter for AliMUONTrack::Fit() but more fit parameters in Track object
57
58 Revision 1.4  2000/06/30 10:15:48  gosset
59 Changes to EventReconstructor...:
60 precision fit with multiple Coulomb scattering;
61 extrapolation to vertex with Branson correction in absorber (JPC)
62
63 Revision 1.3  2000/06/25 13:23:28  hristov
64 stdlib.h needed for non-Linux compilation
65
66 Revision 1.2  2000/06/15 07:58:48  morsch
67 Code from MUON-dev joined
68
69 Revision 1.1.2.3  2000/06/12 10:11:34  morsch
70 Dummy copy constructor and assignment operator added
71
72 Revision 1.1.2.2  2000/06/09 12:58:05  gosset
73 Removed comment beginnings in Log sections of .cxx files
74 Suppressed most violations of coding rules
75
76 Revision 1.1.2.1  2000/06/07 14:44:53  gosset
77 Addition of files for track reconstruction in C++
78 */
79
80 //__________________________________________________________________________
81 //
82 // Reconstructed track in ALICE dimuon spectrometer
83 //__________________________________________________________________________
84
85 #include "AliMUONTrack.h"
86
87 #include <iostream.h>
88
89 #include <TClonesArray.h>
90 #include <TMath.h>
91 #include <TMatrixD.h>
92 #include <TObjArray.h>
93 #include <TVirtualFitter.h>
94
95 #include "AliMUONEventReconstructor.h" 
96 #include "AliMUONHitForRec.h" 
97 #include "AliMUONSegment.h" 
98 #include "AliMUONTrackHit.h"
99
100 #include <stdlib.h>
101
102 // Functions to be minimized with Minuit
103 void TrackChi2(Int_t &NParam, Double_t *Gradient, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t Flag);
104 void TrackChi2MCS(Int_t &NParam, Double_t *Gradient, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t Flag);
105
106 Double_t MultipleScatteringAngle2(AliMUONTrackHit *TrackHit);
107
108 ClassImp(AliMUONTrack) // Class implementation in ROOT context
109
110 TVirtualFitter* AliMUONTrack::fgFitter = NULL; 
111
112   //__________________________________________________________________________
113 AliMUONTrack::AliMUONTrack(AliMUONSegment* BegSegment, AliMUONSegment* EndSegment, AliMUONEventReconstructor* EventReconstructor)
114 {
115   // Constructor from two Segment's
116   fEventReconstructor = EventReconstructor; // link back to EventReconstructor
117   // memory allocation for the TObjArray of pointers to reconstructed TrackHit's
118   fTrackHitsPtr = new TObjArray(10);
119   fNTrackHits = 0;
120   AddSegment(BegSegment); // add hits from BegSegment
121   AddSegment(EndSegment); // add hits from EndSegment
122   fTrackHitsPtr->Sort(); // sort TrackHits according to increasing Z
123   SetTrackParamAtVertex(); // set track parameters at vertex
124   // set fit conditions...
125   fFitMCS = 0;
126   fFitNParam = 3;
127   fFitStart = 1;
128   fFitFMin = -1.0;
129   return;
130 }
131
132   //__________________________________________________________________________
133 AliMUONTrack::AliMUONTrack(AliMUONSegment* Segment, AliMUONHitForRec* HitForRec, AliMUONEventReconstructor* EventReconstructor)
134 {
135   // Constructor from one Segment and one HitForRec
136   fEventReconstructor = EventReconstructor; // link back to EventReconstructor
137   // memory allocation for the TObjArray of pointers to reconstructed TrackHit's
138   fTrackHitsPtr = new TObjArray(10);
139   fNTrackHits = 0;
140   AddSegment(Segment); // add hits from Segment
141   AddHitForRec(HitForRec); // add HitForRec
142   fTrackHitsPtr->Sort(); // sort TrackHits according to increasing Z
143   SetTrackParamAtVertex(); // set track parameters at vertex
144   // set fit conditions...
145   fFitMCS = 0;
146   fFitNParam = 3;
147   fFitStart = 1;
148   fFitFMin = -1.0;
149   return;
150 }
151
152   //__________________________________________________________________________
153 AliMUONTrack::~AliMUONTrack()
154 {
155   // Destructor
156   if (fTrackHitsPtr) {
157     delete fTrackHitsPtr; // delete the TObjArray of pointers to TrackHit's
158     fTrackHitsPtr = NULL;
159   }
160 }
161
162   //__________________________________________________________________________
163 AliMUONTrack::AliMUONTrack (const AliMUONTrack& MUONTrack)
164 {
165 // Dummy copy constructor
166 }
167
168   //__________________________________________________________________________
169 AliMUONTrack & AliMUONTrack::operator=(const AliMUONTrack& MUONTrack)
170 {
171 // Dummy assignment operator
172     return *this;
173 }
174
175   //__________________________________________________________________________
176 void AliMUONTrack::Remove()
177 {
178   // Remove current track from array of tracks,
179   // and corresponding track hits from array of track hits.
180   // Compress the TClonesArray it belongs to.
181   AliMUONTrackHit *nextTrackHit;
182   AliMUONEventReconstructor *eventRec = this->fEventReconstructor;
183   TClonesArray *trackHitsPtr = eventRec->GetRecTrackHitsPtr();
184   // Loop over all track hits of track
185   AliMUONTrackHit *trackHit = (AliMUONTrackHit*) fTrackHitsPtr->First();
186   while (trackHit) {
187     nextTrackHit = (AliMUONTrackHit*) fTrackHitsPtr->After(trackHit);
188     // Remove TrackHit from event TClonesArray.
189     // Destructor is called,
190     // hence links between HitForRec's and TrackHit's are updated
191     trackHitsPtr->Remove(trackHit);
192     trackHit = nextTrackHit;
193   }
194   // Remove the track from event TClonesArray
195   // Destructor is called,
196   // hence space for TObjArray of pointers to TrackHit's is freed
197   eventRec->GetRecTracksPtr()->Remove(this);
198   // Number of tracks decreased by 1
199   eventRec->SetNRecTracks(eventRec->GetNRecTracks() - 1);
200   // Compress event TClonesArray of Track's:
201   // this is essential to retrieve the TClonesArray afterwards
202   eventRec->GetRecTracksPtr()->Compress();
203   // Compress event TClonesArray of TrackHit's:
204   // this is probably also essential to retrieve the TClonesArray afterwards
205   trackHitsPtr->Compress();
206 }
207
208   //__________________________________________________________________________
209 void AliMUONTrack::SetFitMCS(Int_t FitMCS)
210 {
211   // Set multiple Coulomb scattering option for track fit "fFitMCS"
212   // from "FitMCS" argument: 0 without, 1 with
213   if ((FitMCS == 0) || (FitMCS == 1)) fFitMCS = FitMCS;
214   // better implementation with enum(with, without) ????
215   else {
216     cout << "ERROR in AliMUONTrack::SetFitMCS(FitMCS)" << endl;
217     cout << "FitMCS = " << FitMCS << " is neither 0 nor 1" << endl;
218     exit(0);
219   }
220   return;
221 }
222
223   //__________________________________________________________________________
224 void AliMUONTrack::SetFitNParam(Int_t FitNParam)
225 {
226   // Set number of parameters for track fit "fFitNParam" from "FitNParam":
227   // 3 for momentum, 5 for momentum and position
228   if ((FitNParam == 3) || (FitNParam == 5)) fFitNParam = FitNParam;
229   else {
230     cout << "ERROR in AliMUONTrack::SetFitNParam(FitNParam)" << endl;
231     cout << "FitNParam = " << FitNParam << " is neither 3 nor 5" << endl;
232     exit(0);
233   }
234   return;
235 }
236
237   //__________________________________________________________________________
238 void AliMUONTrack::SetFitStart(Int_t FitStart)
239 {
240   // Set multiple Coulomb scattering option for track fit "fFitStart"
241   // from "FitStart" argument: 0 without, 1 with
242   if ((FitStart == 0) || (FitStart == 1)) fFitStart = FitStart;
243   // better implementation with enum(vertex, firstHit) ????
244   else {
245     cout << "ERROR in AliMUONTrack::SetFitStart(FitStart)" << endl;
246     cout << "FitStart = " << FitStart << " is neither 0 nor 1" << endl;
247     exit(0);
248   }
249   return;
250 }
251
252   //__________________________________________________________________________
253 AliMUONTrackParam* AliMUONTrack::GetTrackParamAtFirstHit(void) {
254   // Get pointer to TrackParamAtFirstHit
255   return ((AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->First()))->GetTrackParam();}
256
257   //__________________________________________________________________________
258 void AliMUONTrack::RecursiveDump(void)
259 {
260   // Recursive dump of AliMUONTrack, i.e. with dump of TrackHit's and HitForRec's
261   AliMUONTrackHit *trackHit;
262   AliMUONHitForRec *hitForRec;
263   cout << "Recursive dump of Track: " << this << endl;
264   // Track
265   this->Dump();
266   for (Int_t trackHitIndex = 0; trackHitIndex < fNTrackHits; trackHitIndex++) {
267     trackHit = (AliMUONTrackHit*) ((*fTrackHitsPtr)[trackHitIndex]);
268     // TrackHit
269     cout << "TrackHit: " << trackHit << " (index: " << trackHitIndex << ")" << endl;
270     trackHit->Dump();
271     hitForRec = trackHit->GetHitForRecPtr();
272     // HitForRec
273     cout << "HitForRec: " << hitForRec << endl;
274     hitForRec->Dump();
275   }
276   return;
277 }
278
279   //__________________________________________________________________________
280 Int_t AliMUONTrack::HitsInCommon(AliMUONTrack* Track)
281 {
282   // Returns the number of hits in common
283   // between the current track ("this")
284   // and the track pointed to by "Track".
285   Int_t hitsInCommon = 0;
286   AliMUONTrackHit *trackHit1, *trackHit2;
287   // Loop over hits of first track
288   trackHit1 = (AliMUONTrackHit*) this->GetTrackHitsPtr()->First();
289   while (trackHit1) {
290     // Loop over hits of second track
291     trackHit2 = (AliMUONTrackHit*) Track->GetTrackHitsPtr()->First();
292     while (trackHit2) {
293       // Increment "hitsInCommon" if both TrackHits point to the same HitForRec
294       if ( (trackHit1->GetHitForRecPtr()) ==
295            (trackHit2->GetHitForRecPtr())    ) hitsInCommon++;
296       trackHit2 = (AliMUONTrackHit*) Track->GetTrackHitsPtr()->After(trackHit2);
297     } // trackHit2
298     trackHit1 = (AliMUONTrackHit*) this->GetTrackHitsPtr()->After(trackHit1);
299   } // trackHit1
300   return hitsInCommon;
301 }
302
303   //__________________________________________________________________________
304 void AliMUONTrack::Fit()
305 {
306   // Fit the current track ("this"),
307   // with or without multiple Coulomb scattering according to "fFitMCS",
308   // with the number of parameters given by "fFitNParam"
309   // (3 if one keeps X and Y fixed in "TrackParam", 5 if one lets them vary),
310   // starting, according to "fFitStart",
311   // with track parameters at vertex or at the first TrackHit.
312   // "fFitMCS", "fFitNParam" and "fFitStart" have to be set before
313   // by calling the corresponding Set methods.
314   Double_t arg[1], benC, errorParam, invBenP, lower, nonBenC, upper, x, y;
315   char parName[50];
316   AliMUONTrackParam *trackParam;
317   // Check if Minuit is initialized...
318   fgFitter = TVirtualFitter::Fitter(this); // add 3 or 5 for the maximum number of parameters ???
319   fgFitter->Clear(); // necessary ???? probably yes
320   // how to reset the printout number at every fit ????
321   // is there any risk to leave it like that ????
322   // how to go faster ???? choice of Minuit parameters like EDM ????
323   // choice of function to be minimized according to fFitMCS
324   if (fFitMCS == 0) fgFitter->SetFCN(TrackChi2);
325   else fgFitter->SetFCN(TrackChi2MCS);
326   arg[0] = -1;
327   fgFitter->ExecuteCommand("SET PRINT", arg, 1); // More printing !!!!
328   // Parameters according to "fFitStart"
329   // (should be a function to be used at every place where needed ????)
330   if (fFitStart == 0) trackParam = &fTrackParamAtVertex;
331   else trackParam = this->GetTrackParamAtFirstHit();
332   // set first 3 Minuit parameters
333   // could be tried with no limits for the search (min=max=0) ????
334   fgFitter->SetParameter(0, "InvBenP",
335                          trackParam->GetInverseBendingMomentum(),
336                          0.003, -0.4, 0.4);
337   fgFitter->SetParameter(1, "BenS",
338                          trackParam->GetBendingSlope(),
339                          0.001, -0.5, 0.5);
340   fgFitter->SetParameter(2, "NonBenS",
341                          trackParam->GetNonBendingSlope(),
342                          0.001, -0.5, 0.5);
343   if (fFitNParam == 5) {
344     // set last 2 Minuit parameters
345     // mandatory limits in Bending to avoid NaN values of parameters
346     fgFitter->SetParameter(3, "X",
347                            trackParam->GetNonBendingCoor(),
348                            0.03, -500.0, 500.0);
349     // mandatory limits in non Bending to avoid NaN values of parameters
350     fgFitter->SetParameter(4, "Y",
351                            trackParam->GetBendingCoor(),
352                            0.10, -500.0, 500.0);
353   }
354   // search without gradient calculation in the function
355   fgFitter->ExecuteCommand("SET NOGRADIENT", arg, 0);
356   // minimization
357   fgFitter->ExecuteCommand("MINIMIZE", arg, 0);
358   // exit from Minuit
359   fgFitter->ExecuteCommand("EXIT", arg, 0); // necessary ????
360   // get results into "invBenP", "benC", "nonBenC" ("x", "y")
361   fgFitter->GetParameter(0, parName, invBenP, errorParam, lower, upper);
362   fgFitter->GetParameter(1, parName, benC, errorParam, lower, upper);
363   fgFitter->GetParameter(2, parName, nonBenC, errorParam, lower, upper);
364   if (fFitNParam == 5) {
365     fgFitter->GetParameter(3, parName, x, errorParam, lower, upper);
366     fgFitter->GetParameter(4, parName, y, errorParam, lower, upper);
367   }
368   // result of the fit into track parameters
369   trackParam->SetInverseBendingMomentum(invBenP);
370   trackParam->SetBendingSlope(benC);
371   trackParam->SetNonBendingSlope(nonBenC);
372   if (fFitNParam == 5) {
373     trackParam->SetNonBendingCoor(x);
374     trackParam->SetBendingCoor(y);
375   }
376   // global result of the fit
377   Double_t fedm, errdef;
378   Int_t npari, nparx;
379   fgFitter->GetStats(fFitFMin, fedm, errdef, npari, nparx);
380 }
381
382   //__________________________________________________________________________
383 void AliMUONTrack::AddSegment(AliMUONSegment* Segment)
384 {
385   // Add Segment to the track
386   AddHitForRec(Segment->GetHitForRec1()); // 1st hit
387   AddHitForRec(Segment->GetHitForRec2()); // 2nd hit
388 }
389
390   //__________________________________________________________________________
391 void AliMUONTrack::AddHitForRec(AliMUONHitForRec* HitForRec)
392 {
393   // Add HitForRec to the track:
394   // actual TrackHit into TClonesArray of TrackHit's for the event;
395   // pointer to actual TrackHit in TObjArray of pointers to TrackHit's for the track
396   TClonesArray *recTrackHitsPtr = this->fEventReconstructor->GetRecTrackHitsPtr();
397   Int_t eventTrackHits = this->fEventReconstructor->GetNRecTrackHits();
398   // event
399   AliMUONTrackHit* trackHit =
400     new ((*recTrackHitsPtr)[eventTrackHits]) AliMUONTrackHit(HitForRec);
401   this->fEventReconstructor->SetNRecTrackHits(eventTrackHits + 1);
402   // track
403   fTrackHitsPtr->Add(trackHit);
404   fNTrackHits++;
405 }
406
407   //__________________________________________________________________________
408 void AliMUONTrack::SetTrackParamAtHit(Int_t indexHit, AliMUONTrackParam *TrackParam)
409 {
410   // Set track parameters at TrackHit with index "indexHit"
411   // from the track parameters pointed to by "TrackParam".
412   AliMUONTrackHit* trackHit = (AliMUONTrackHit*) ((*fTrackHitsPtr)[indexHit]);
413   trackHit->SetTrackParam(TrackParam);
414 }
415
416   //__________________________________________________________________________
417 void AliMUONTrack::SetTrackParamAtVertex()
418 {
419   // Set track parameters at vertex.
420   // TrackHit's are assumed to be only in stations(1..) 4 and 5,
421   // and sorted according to increasing Z..
422   // Parameters are calculated from information in HitForRec's
423   // of first and last TrackHit's.
424   AliMUONTrackParam *trackParam =
425     &fTrackParamAtVertex; // pointer to track parameters
426   // Pointer to HitForRec of first TrackHit
427   AliMUONHitForRec *firstHit =
428     ((AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->First()))->GetHitForRecPtr();
429   // Pointer to HitForRec of last TrackHit
430   AliMUONHitForRec *lastHit =
431     ((AliMUONTrackHit*) (fTrackHitsPtr->Last()))->GetHitForRecPtr();
432   // Z difference between first and last hits
433   Double_t deltaZ = firstHit->GetZ() - lastHit->GetZ();
434   // bending slope in stations(1..) 4 and 5
435   Double_t bendingSlope =
436     (firstHit->GetBendingCoor() - lastHit->GetBendingCoor()) / deltaZ;
437   trackParam->SetBendingSlope(bendingSlope);
438   // impact parameter
439   Double_t impactParam =
440     firstHit->GetBendingCoor() - bendingSlope * firstHit->GetZ(); // same if from firstHit and  lastHit ????
441   // signed bending momentum
442   Double_t signedBendingMomentum =
443     fEventReconstructor->GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam);
444   trackParam->SetInverseBendingMomentum(1.0 / signedBendingMomentum);
445   // bending slope at vertex
446   trackParam->
447     SetBendingSlope(bendingSlope +
448                     impactParam / fEventReconstructor->GetSimpleBPosition());
449   // non bending slope
450   Double_t nonBendingSlope =
451     (firstHit->GetNonBendingCoor() - lastHit->GetNonBendingCoor()) / deltaZ;
452   trackParam->SetNonBendingSlope(nonBendingSlope);
453   // vertex coordinates at (0,0,0)
454   trackParam->SetZ(0.0);
455   trackParam->SetBendingCoor(0.0);
456   trackParam->SetNonBendingCoor(0.0);
457 }
458
459   //__________________________________________________________________________
460 void TrackChi2(Int_t &NParam, Double_t *Gradient, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t Flag)
461 {
462   // Return the "Chi2" to be minimized with Minuit for track fitting,
463   // with "NParam" parameters
464   // and their current values in array pointed to by "Param".
465   // Assumes that the track hits are sorted according to increasing Z.
466   // Track parameters at each TrackHit are updated accordingly.
467   // Multiple Coulomb scattering is not taken into account
468   AliMUONTrack *trackBeingFitted;
469   AliMUONTrackHit* hit;
470   AliMUONTrackParam param1;
471   Int_t hitNumber;
472   Double_t zHit;
473   Chi2 = 0.0; // initialize Chi2
474   // copy of track parameters to be fitted
475   trackBeingFitted = (AliMUONTrack*) AliMUONTrack::Fitter()->GetObjectFit();
476   if (trackBeingFitted->GetFitStart() == 0)
477     param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtVertex());
478   else param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtFirstHit());
479   // Minuit parameters to be fitted into this copy
480   param1.SetInverseBendingMomentum(Param[0]);
481   param1.SetBendingSlope(Param[1]);
482   param1.SetNonBendingSlope(Param[2]);
483   if (NParam == 5) {
484     param1.SetNonBendingCoor(Param[3]);
485     param1.SetBendingCoor(Param[4]);
486   }
487   // Follow track through all planes of track hits
488   for (hitNumber = 0; hitNumber < trackBeingFitted->GetNTrackHits(); hitNumber++) {
489     hit = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber];
490     zHit = hit->GetHitForRecPtr()->GetZ();
491     // do something special if 2 hits with same Z ????
492     // security against infinite loop ????
493     (&param1)->ExtrapToZ(zHit); // extrapolation
494     hit->SetTrackParam(&param1);
495     // Increment Chi2
496     // done hit per hit, with hit resolution,
497     // and not with point and angle like in "reco_muon.F" !!!!
498     // Needs to add multiple scattering contribution ????
499     Double_t dX =
500       hit->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor() - (&param1)->GetNonBendingCoor();
501     Double_t dY =
502       hit->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor() - (&param1)->GetBendingCoor();
503     Chi2 =
504       Chi2 +
505       dX * dX / hit->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingReso2() +
506       dY * dY / hit->GetHitForRecPtr()->GetBendingReso2();
507   }
508 }
509
510   //__________________________________________________________________________
511 void TrackChi2MCS(Int_t &NParam, Double_t *Gradient, Double_t &Chi2, Double_t *Param, Int_t Flag)
512 {
513   // Return the "Chi2" to be minimized with Minuit for track fitting,
514   // with "NParam" parameters
515   // and their current values in array pointed to by "Param".
516   // Assumes that the track hits are sorted according to increasing Z.
517   // Track parameters at each TrackHit are updated accordingly.
518   // Multiple Coulomb scattering is taken into account with covariance matrix.
519   AliMUONTrack *trackBeingFitted;
520   AliMUONTrackParam param1;
521   Chi2 = 0.0; // initialize Chi2
522   // copy of track parameters to be fitted
523   trackBeingFitted = (AliMUONTrack*) AliMUONTrack::Fitter()->GetObjectFit();
524   if (trackBeingFitted->GetFitStart() == 0)
525     param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtVertex());
526   else param1 = *(trackBeingFitted->GetTrackParamAtFirstHit());
527   // Minuit parameters to be fitted into this copy
528   param1.SetInverseBendingMomentum(Param[0]);
529   param1.SetBendingSlope(Param[1]);
530   param1.SetNonBendingSlope(Param[2]);
531   if (NParam == 5) {
532     param1.SetNonBendingCoor(Param[3]);
533     param1.SetBendingCoor(Param[4]);
534   }
535
536   AliMUONTrackHit *hit;
537   Bool_t goodDeterminant;
538   Int_t chCurrent, chPrev = 0, hitNumber, hitNumber1, hitNumber2, hitNumber3;
539   Double_t z, z1, z2, z3;
540   AliMUONTrackHit *hit1, *hit2, *hit3;
541   Double_t hbc1, hbc2, pbc1, pbc2;
542   Double_t hnbc1, hnbc2, pnbc1, pnbc2;
543   Int_t numberOfHit = trackBeingFitted->GetNTrackHits();
544   TMatrixD *covBending = new TMatrixD(numberOfHit, numberOfHit);
545   TMatrixD *covNonBending = new TMatrixD(numberOfHit, numberOfHit);
546   Double_t *msa2 = new Double_t[numberOfHit];
547
548   // Predicted coordinates and  multiple scattering angles are first calculated
549   for (hitNumber = 0; hitNumber < numberOfHit; hitNumber++) {
550     hit = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber];
551     z = hit->GetHitForRecPtr()->GetZ();
552     // do something special if 2 hits with same Z ????
553     // security against infinite loop ????
554     (&param1)->ExtrapToZ(z); // extrapolation
555     hit->SetTrackParam(&param1);
556     // square of multiple scattering angle at current hit, with one chamber
557     msa2[hitNumber] = MultipleScatteringAngle2(hit);
558     // correction for eventual missing hits or multiple hits in a chamber,
559     // according to the number of chambers
560     // between the current hit and the previous one
561     chCurrent = hit->GetHitForRecPtr()->GetChamberNumber();
562     if (hitNumber > 0) msa2[hitNumber] = msa2[hitNumber] * (chCurrent - chPrev);
563     chPrev = chCurrent;
564   }
565
566   // Calculates the covariance matrix
567   for (hitNumber1 = 0; hitNumber1 < numberOfHit; hitNumber1++) { 
568     hit1 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber1];
569     z1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetZ();
570     for (hitNumber2 = hitNumber1; hitNumber2 < numberOfHit; hitNumber2++) {
571       hit2 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber2];
572       z2 = hit2->GetHitForRecPtr()->GetZ();
573       // initialization to 0 (diagonal plus upper triangular part)
574       (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) = 0.0;
575       // contribution from multiple scattering in bending plane:
576       // loop over upstream hits
577       for (hitNumber3 = 0; hitNumber3 < hitNumber1; hitNumber3++) {     
578         hit3 = (AliMUONTrackHit*)
579           (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber3];
580         z3 = hit3->GetHitForRecPtr()->GetZ();
581         (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
582           (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) +
583           ((z1 - z3) * (z2 - z3) * msa2[hitNumber3]); 
584       }
585       // equal contribution from multiple scattering in non bending plane
586       (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
587         (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1);
588       if (hitNumber1 == hitNumber2) {
589         // Diagonal elements: add contribution from position measurements
590         // in bending plane
591         (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
592           (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) +
593           hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingReso2();
594         // and in non bending plane
595         (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) =
596           (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) +
597           hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingReso2();
598       }
599       else {
600         // Non diagonal elements: symmetrization
601         // for bending plane
602         (*covBending)(hitNumber1, hitNumber2) =
603           (*covBending)(hitNumber2, hitNumber1);
604         // and non bending plane
605         (*covNonBending)(hitNumber1, hitNumber2) =
606           (*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1);
607       }
608     } // for (hitNumber2 = hitNumber1;...
609   } // for (hitNumber1 = 0;...
610   // Normalization of covariance matrices
611   Double_t normCovBending2 = covBending->E2Norm();
612   Double_t normCovNonBending2 = covNonBending->E2Norm();
613   (*covBending) *= 1/normCovBending2;
614   (*covNonBending) *= 1/normCovNonBending2;
615 //   if (covBending->Determinant() < 1.e-33) {
616 //     printf(" *** covBending *** \n");
617 //     covBending->Print();
618 //     printf(" *** covNonBending *** \n");
619 //     covNonBending->Print();
620 //     cout << " number of hits " <<  numberOfHit << endl;
621 //     cout << "Momentum = " << 1/Param[0] <<endl;
622 //     cout << "normCovBending = " << normCovBending2 << endl; 
623 //     cout << "normCovNonBending = " << normCovNonBending2 << endl; 
624 //     exit(0);
625     
626 //   }
627   // Inverts covariance matrix 
628   goodDeterminant = kTRUE;
629   // check whether the Invert method returns flag if matrix cannot be inverted,
630   // and do not calculate the Determinant in that case !!!!
631   if (covBending->Determinant() != 0) {
632     covBending->Invert();
633   } else {
634     goodDeterminant = kFALSE;
635     cout << "Warning in ChiMCS  Determinant Bending=0: " << endl;  
636   }
637   if (covNonBending->Determinant() != 0) {
638     covNonBending->Invert();
639   } else {
640     goodDeterminant = kFALSE;
641     cout << "Warning in ChiMCS  Determinant non Bending=0: " << endl;  
642   }
643
644   // It would be worth trying to calculate the inverse of the covariance matrix
645   // only once per fit, since it cannot change much in principle,
646   // and it would save a lot of computing time !!!!
647   
648   // Calculates Chi2
649   if (goodDeterminant) {
650     // with Multiple Scattering if inversion correct
651     // Inverse  matrices without normalization
652     (*covBending) *= 1/normCovBending2;
653     (*covNonBending) *= 1/normCovNonBending2;
654     for (hitNumber1 = 0; hitNumber1 < numberOfHit ; hitNumber1++) { 
655       hit1 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber1];
656       hbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor();
657       pbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetBendingCoor();
658       hnbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor();
659       pnbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetNonBendingCoor();
660       for (hitNumber2 = 0; hitNumber2 < numberOfHit; hitNumber2++) {
661         hit2 = (AliMUONTrackHit*)
662           (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber2];
663         hbc2 = hit2->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor();
664         pbc2 = hit2->GetTrackParam()->GetBendingCoor();
665         hnbc2 = hit2->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor();
666         pnbc2 = hit2->GetTrackParam()->GetNonBendingCoor();
667         Chi2 = Chi2 +
668           ((*covBending)(hitNumber2, hitNumber1) *
669            (hbc1 - pbc1) * (hbc2 - pbc2)) +
670           ((*covNonBending)(hitNumber2, hitNumber1) *
671            (hnbc1 - pnbc1) * (hnbc2 - pnbc2));
672       }
673     }
674   } else {
675     // without Multiple Scattering if inversion impossible
676     for (hitNumber1 = 0; hitNumber1 < numberOfHit ; hitNumber1++) { 
677       hit1 = (AliMUONTrackHit*) (*(trackBeingFitted->GetTrackHitsPtr()))[hitNumber1];
678       hbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingCoor();
679       pbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetBendingCoor();
680       hnbc1 = hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingCoor();
681       pnbc1 = hit1->GetTrackParam()->GetNonBendingCoor();
682       Chi2 = Chi2 + 
683         ((hbc1 - pbc1) * (hbc1 - pbc1) /
684          hit1->GetHitForRecPtr()->GetBendingReso2()) +
685         ((hnbc1 - pnbc1) * (hnbc1 - pnbc1) /
686          hit1->GetHitForRecPtr()->GetNonBendingReso2());
687     }
688   }
689   
690   delete covBending;
691   delete covNonBending;
692   delete [] msa2;
693 }
694
695 Double_t MultipleScatteringAngle2(AliMUONTrackHit *TrackHit)
696 {
697   // Returns square of multiple Coulomb scattering angle
698   // at TrackHit pointed to by "TrackHit"
699   Double_t slopeBending, slopeNonBending, radiationLength, inverseBendingMomentum2, inverseTotalMomentum2;
700   Double_t varMultipleScatteringAngle;
701   AliMUONTrack *trackBeingFitted = (AliMUONTrack*) AliMUONTrack::Fitter()->GetObjectFit();
702   AliMUONTrackParam *param = TrackHit->GetTrackParam();
703   // Better implementation in AliMUONTrack class ????
704   slopeBending = param->GetBendingSlope();
705   slopeNonBending = param->GetNonBendingSlope();
706   // thickness in radiation length for the current track,
707   // taking local angle into account
708   radiationLength =
709     trackBeingFitted->GetEventReconstructor()->GetChamberThicknessInX0() *
710     TMath::Sqrt(1.0 +
711                 slopeBending * slopeBending + slopeNonBending * slopeNonBending);
712   inverseBendingMomentum2 = 
713     param->GetInverseBendingMomentum() * param->GetInverseBendingMomentum();
714   inverseTotalMomentum2 =
715     inverseBendingMomentum2 * (1.0 + slopeBending * slopeBending) /
716     (1.0 + slopeBending *slopeBending + slopeNonBending * slopeNonBending); 
717   varMultipleScatteringAngle = 0.0136 * (1.0 + 0.038 * TMath::Log(radiationLength));
718   // The velocity is assumed to be 1 !!!!
719   varMultipleScatteringAngle = inverseTotalMomentum2 * radiationLength *
720     varMultipleScatteringAngle * varMultipleScatteringAngle;
721   return varMultipleScatteringAngle;
722 }