MUON/AliMUONVTrackReconstructor.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     *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 /// \class AliMUONVTrackReconstructor
  19 ////////////////////////////////////
  20 ///
  21 /// Virtual MUON track reconstructor in ALICE (class renamed from AliMUONEventReconstructor)
  22 ///
  23 /// This class contains as data:
  24 /// * a pointer to the array of hits to be reconstructed (the event)
  25 /// * a pointer to the array of segments made with these hits inside each station
  26 /// * a pointer to the array of reconstructed tracks
  27 ///
  28 /// It contains as methods, among others:
  29 /// * EventReconstruct to build the muon tracks
  30 /// * EventReconstructTrigger to build the trigger tracks
  31 ///
  32 ////////////////////////////////////
  33
  34 #include "AliMUONVTrackReconstructor.h"
  35 #include "AliMUONData.h"
  36 #include "AliMUONConstants.h"
  37 #include "AliMUONHitForRec.h"
  38 #include "AliMUONObjectPair.h"
  39 #include "AliMUONTriggerTrack.h"
  40 #include "AliMUONTriggerCircuit.h"
  41 #include "AliMUONLocalTrigger.h"
  42 #include "AliMUONGlobalTrigger.h"
  43 #include "AliMUONTrack.h"
  44 #include "AliMUONTrackParam.h"
  45 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  46
  47 #include "AliLog.h"
  48 #include "AliTracker.h"
  49
  50 #include <Riostream.h>
  51 #include <TClonesArray.h>
  52 #include <TMath.h>
  53
  54 ClassImp(AliMUONVTrackReconstructor) // Class implementation in ROOT context
  55
  56 //************* Defaults parameters for reconstruction
  57 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMinBendingMomentum = 3.0;
  58 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxBendingMomentum = 3000.0;
  59 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingResolution = 0.01;
  60 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingResolution = 0.144;
  61 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingVertexDispersion = 10.;
  62 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingVertexDispersion = 10.;
  63 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger = 16.0;
  64
  65 //__________________________________________________________________________
  66 AliMUONVTrackReconstructor::AliMUONVTrackReconstructor(AliMUONData* data)
  67   : TObject(),
  68     fMinBendingMomentum(fgkDefaultMinBendingMomentum),
  69     fMaxBendingMomentum(fgkDefaultMaxBendingMomentum),
  70     fBendingResolution(fgkDefaultBendingResolution),
  71     fNonBendingResolution(fgkDefaultNonBendingResolution),
  72     fBendingVertexDispersion(fgkDefaultBendingVertexDispersion),
  73     fNonBendingVertexDispersion(fgkDefaultNonBendingVertexDispersion),
  74     fMaxNormChi2MatchTrigger(fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger),
  75     fSegmentMaxDistBending(0x0),
  76     fSegmentMaxDistNonBending(0x0),
  77     fHitsForRecPtr(0x0),
  78     fNHitsForRec(0),
  79     fNHitsForRecPerChamber(0x0),
  80     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber(0x0),
  81     fRecTracksPtr(0x0),
  82     fNRecTracks(0),
  83     fMUONData(data),
  84     fTriggerTrack(new AliMUONTriggerTrack()),
  85     fTriggerCircuit(0x0)
  86 {
  87   /// Constructor for class AliMUONVTrackReconstructor
  88   fSegmentMaxDistBending = new Double_t[AliMUONConstants::NTrackingSt()];
  89   fSegmentMaxDistNonBending = new Double_t[AliMUONConstants::NTrackingSt()];
  90   fNHitsForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
  91   fIndexOfFirstHitForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
  92
  93   SetReconstructionParametersToDefaults();
  94
  95   // Memory allocation for the TClonesArray of hits for reconstruction
  96   // Is 10000 the right size ????
  97   fHitsForRecPtr = new TClonesArray("AliMUONHitForRec", 10000);
  98
  99   // set the magnetic field for track extrapolations
 100   const AliMagF* kField = AliTracker::GetFieldMap();
 101   if (!kField) AliFatal("No field available");
 102   AliMUONTrackExtrap::SetField(kField);
 103 }
 104
 105   //__________________________________________________________________________
 106 AliMUONVTrackReconstructor::~AliMUONVTrackReconstructor(void)
 107 {
 108   /// Destructor for class AliMUONVTrackReconstructor
 109   delete [] fSegmentMaxDistBending;
 110   delete [] fSegmentMaxDistNonBending;
 111   delete [] fNHitsForRecPerChamber;
 112   delete [] fIndexOfFirstHitForRecPerChamber;
 113   delete fTriggerTrack;
 114   delete fHitsForRecPtr;
 115 }
 116
 117   //__________________________________________________________________________
 118 void AliMUONVTrackReconstructor::SetReconstructionParametersToDefaults(void)
 119 {
 120   /// Set reconstruction parameters for making segments to default values
 121   // Would be much more convenient with a structure (or class) ????
 122
 123   // ******** Parameters for making segments
 124   // should be parametrized ????
 125   // according to interval between chambers in a station ????
 126   // Maximum distance in non bending plane
 127   // 5 * 0.22 just to remember the way it was made in TRACKF_STAT
 128   // SIGCUT*DYMAX(IZ)
 129   for (Int_t st = 0; st < AliMUONConstants::NTrackingSt(); st++)
 130     fSegmentMaxDistNonBending[st] = 5. * 0.22;
 131   // Maximum distance in bending plane:
 132   // values from TRACKF_STAT, corresponding to (J psi 20cm),
 133   // scaled to the real distance between chambers in a station
 134   fSegmentMaxDistBending[0] = TMath::Abs( 1.5 *
 135                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(1) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(0)) / 20.0);
 136   fSegmentMaxDistBending[1] = TMath::Abs( 1.5 *
 137                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(3) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(2)) / 20.0);
 138   fSegmentMaxDistBending[2] = TMath::Abs( 3.0 *
 139                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(5) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(4)) / 20.0);
 140   fSegmentMaxDistBending[3] = TMath::Abs( 6.0 *
 141                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(7) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(6)) / 20.0);
 142   fSegmentMaxDistBending[4] = TMath::Abs( 6.0 *
 143                                           (AliMUONConstants::DefaultChamberZ(9) - AliMUONConstants::DefaultChamberZ(8)) / 20.0);
 144
 145   return;
 146 }
 147
 148   //__________________________________________________________________________
 149 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstruct(void)
 150 {
 151   // To reconstruct one event
 152   AliDebug(1,"Enter EventReconstruct");
 153   ResetTracks(); //AZ
 154   ResetHitsForRec(); //AZ
 155   AddHitsForRecFromRawClusters();
 156   MakeTracks();
 157   if (fMUONData->IsTriggerTrackBranchesInTree())
 158     ValidateTracksWithTrigger();
 159
 160   // Add tracks to MUON data container
 161   for(Int_t i=0; i<fNRecTracks; i++) {
 162     AliMUONTrack * track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->At(i);
 163     fMUONData->AddRecTrack(*track);
 164   }
 165 }
 166
 167   //__________________________________________________________________________
 168 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetTracks(void)
 169 {
 170   /// To reset the TClonesArray of reconstructed tracks
 171   if (fRecTracksPtr) fRecTracksPtr->Delete();
 172   // Delete in order that the Track destructors are called,
 173   // hence the space for the TClonesArray of pointers to TrackHit's is freed
 174   fNRecTracks = 0;
 175   return;
 176 }
 177
 178   //__________________________________________________________________________
 179 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetHitsForRec(void)
 180 {
 181   /// To reset the array and the number of HitsForRec,
 182   /// and also the number of HitsForRec
 183   /// and the index of the first HitForRec per chamber
 184   if (fHitsForRecPtr) fHitsForRecPtr->Delete();
 185   fNHitsForRec = 0;
 186   for (Int_t ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++)
 187     fNHitsForRecPerChamber[ch] = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
 188   return;
 189 }
 190
 191   //__________________________________________________________________________
 192 void AliMUONVTrackReconstructor::SortHitsForRecWithIncreasingChamber()
 193 {
 194   /// Sort HitsForRec's in increasing order with respect to chamber number.
 195   /// Uses the function "Compare".
 196   /// Update the information for HitsForRec per chamber too.
 197   Int_t ch, nhits, prevch;
 198   fHitsForRecPtr->Sort();
 199   for (ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
 200     fNHitsForRecPerChamber[ch] = 0;
 201     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
 202   }
 203   prevch = 0; // previous chamber
 204   nhits = 0; // number of hits in current chamber
 205   // Loop over HitsForRec
 206   for (Int_t hit = 0; hit < fNHitsForRec; hit++) {
 207     // chamber number (0...)
 208     ch = ((AliMUONHitForRec*)  ((*fHitsForRecPtr)[hit]))->GetChamberNumber();
 209     // increment number of hits in current chamber
 210     (fNHitsForRecPerChamber[ch])++;
 211     // update index of first HitForRec in current chamber
 212     // if chamber number different from previous one
 213     if (ch != prevch) {
 214       fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = hit;
 215       prevch = ch;
 216     }
 217   }
 218   return;
 219 }
 220
 221   //__________________________________________________________________________
 222 TClonesArray* AliMUONVTrackReconstructor::MakeSegmentsInStation(Int_t station)
 223 {
 224   /// To make the list of segments in station(0..) "Station" from the list of hits to be reconstructed.
 225   /// Return a new TClonesArray of segments.
 226   /// It is the responsibility of the user to delete it afterward.
 227   AliDebug(1,Form("Enter MakeSegmentsPerStation (0...) %d",station));
 228
 229   AliMUONHitForRec *hit1Ptr, *hit2Ptr;
 230   AliMUONObjectPair *segment;
 231   Double_t bendingSlope, distBend, distNonBend, extBendCoor, extNonBendCoor, extrapFact;
 232   Double_t impactParam = 0., bendingMomentum = 0.; // to avoid compilation warning
 233   // first and second chambers (0...) in the station
 234   Int_t ch1 = 2 * station;
 235   Int_t ch2 = ch1 + 1;
 236   // list of segments
 237   TClonesArray *segments = new TClonesArray("AliMUONObjectPair", fNHitsForRecPerChamber[ch2]);
 238   // Loop over HitForRec's in the first chamber of the station
 239   for (Int_t hit1 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1];
 240        hit1 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1] + fNHitsForRecPerChamber[ch1];
 241        hit1++) {
 242     // pointer to the HitForRec
 243     hit1Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit1]);
 244     // extrapolation, on the straight line joining the HitForRec to the vertex (0,0,0),
 245     // to the Z of the HitForRec in the second chamber of the station
 246     // Loop over HitsForRec's in the second chamber of the station
 247     for (Int_t hit2 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2];
 248          hit2 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2] + fNHitsForRecPerChamber[ch2];
 249          hit2++) {
 250       // pointer to the HitForRec
 251       hit2Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit2]);
 252       // absolute values of distances, in bending and non bending planes,
 253       // between the HitForRec in the second chamber
 254       // and the previous extrapolation
 255       extrapFact = hit2Ptr->GetZ()/ hit1Ptr->GetZ();
 256       extBendCoor = extrapFact * hit1Ptr->GetBendingCoor();
 257       extNonBendCoor = extrapFact * hit1Ptr->GetNonBendingCoor();
 258       distBend = TMath::Abs(hit2Ptr->GetBendingCoor() - extBendCoor);
 259       distNonBend = TMath::Abs(hit2Ptr->GetNonBendingCoor() - extNonBendCoor);
 260       // bending slope
 261       if ( hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ() != 0. ) {
 262         bendingSlope = (hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit2Ptr->GetBendingCoor()) / (hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ());
 263         // impact parameter
 264         impactParam = hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit1Ptr->GetZ() * bendingSlope;
 265         // absolute value of bending momentum
 266         bendingMomentum = TMath::Abs(AliMUONTrackExtrap::GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam));
 267       } else {
 268         AliWarning("hit1Ptr->GetZ() = hit2Ptr->GetZ(): no segment created");
 269         continue;
 270       }
 271       // check for distances not too large,
 272       // and impact parameter not too big if stations downstream of the dipole.
 273       // Conditions "distBend" and "impactParam" correlated for these stations ????
 274       if ((distBend < fSegmentMaxDistBending[station]) && (distNonBend < fSegmentMaxDistNonBending[station]) &&
 275           (bendingMomentum < fMaxBendingMomentum) && (bendingMomentum > fMinBendingMomentum)) {
 276         // make new segment
 277         segment = new ((*segments)[segments->GetLast()+1]) AliMUONObjectPair(hit1Ptr, hit2Ptr, kFALSE, kFALSE);
 278         if (AliLog::GetGlobalDebugLevel() > 1) {
 279           cout << "segmentIndex(0...): " << segments->GetLast()
 280                << "  distBend: " << distBend
 281                << "  distNonBend: " << distNonBend
 282                << endl;
 283           segment->Dump();
 284           cout << "HitForRec in first chamber" << endl;
 285           hit1Ptr->Dump();
 286           cout << "HitForRec in second chamber" << endl;
 287           hit2Ptr->Dump();
 288         }
 289       }
 290     } //for (Int_t hit2
 291   } // for (Int_t hit1...
 292   AliDebug(1,Form("Station: %d  NSegments:  %d ", station, segments->GetEntriesFast()));
 293   return segments;
 294 }
 295
 296   //__________________________________________________________________________
 297 void AliMUONVTrackReconstructor::ValidateTracksWithTrigger(void)
 298 {
 299   /// Try to match track from tracking system with trigger track
 300   static const Double_t kDistSigma[3]={1,1,0.02}; // sigma of distributions (trigger-track) X,Y,slopeY
 301
 302   AliMUONTrack *track;
 303   AliMUONTrackParam trackParam;
 304   AliMUONTriggerTrack *triggerTrack;
 305
 306   fMUONData->SetTreeAddress("RL");
 307   fMUONData->GetRecTriggerTracks();
 308   TClonesArray *recTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks();
 309
 310   Bool_t matchTrigger;
 311   Int_t loTrgNum;
 312   Double_t distTriggerTrack[3];
 313   Double_t xTrack, yTrack, ySlopeTrack, chi2MatchTrigger, minChi2MatchTrigger, chi2;
 314
 315   track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->First();
 316   while (track) {
 317     matchTrigger = kFALSE;
 318     chi2MatchTrigger = 0.;
 319     loTrgNum = -1;
 320
 321     trackParam = *((AliMUONTrackParam*) (track->GetTrackParamAtHit()->Last()));
 322     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZ(&trackParam, AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10)); // extrap to 1st trigger chamber
 323
 324     xTrack = trackParam.GetNonBendingCoor();
 325     yTrack = trackParam.GetBendingCoor();
 326     ySlopeTrack = trackParam.GetBendingSlope();
 327     minChi2MatchTrigger = 999.;
 328
 329     triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->First();
 330     while(triggerTrack){
 331       distTriggerTrack[0] = (triggerTrack->GetX11()-xTrack)/kDistSigma[0];
 332       distTriggerTrack[1] = (triggerTrack->GetY11()-yTrack)/kDistSigma[1];
 333       distTriggerTrack[2] = (TMath::Tan(triggerTrack->GetThetay())-ySlopeTrack)/kDistSigma[2];
 334       chi2 = 0.;
 335       for (Int_t iVar = 0; iVar < 3; iVar++) chi2 += distTriggerTrack[iVar]*distTriggerTrack[iVar];
 336       chi2 /= 3.; // Normalized Chi2: 3 degrees of freedom (X,Y,slopeY)
 337       if (chi2 < minChi2MatchTrigger && chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
 338         minChi2MatchTrigger = chi2;
 339         matchTrigger = kTRUE;
 340         chi2MatchTrigger = chi2;
 341         loTrgNum=triggerTrack->GetLoTrgNum();
 342       }
 343       triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->After(triggerTrack);
 344     }
 345
 346     track->SetMatchTrigger(matchTrigger);
 347     track->SetLoTrgNum(loTrgNum);
 348     track->SetChi2MatchTrigger(chi2MatchTrigger);
 349     track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->After(track);
 350   }
 351
 352   return;
 353 }
 354
 355 //__________________________________________________________________________
 356 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstructTrigger(void)
 357 {
 358   /// To reconstruct trigger for one event
 359   AliDebug(1,"Enter EventReconstructTrigger");
 360   MakeTriggerTracks();
 361   return;
 362 }
 363
 364   //__________________________________________________________________________
 365 Bool_t AliMUONVTrackReconstructor::MakeTriggerTracks(void)
 366 {
 367     // To make the trigger tracks from Local Trigger
 368   AliDebug(1, "Enter MakeTriggerTracks");
 369
 370   TTree* treeR;
 371   UChar_t gloTrigPat;
 372   TClonesArray *localTrigger;
 373   TClonesArray *globalTrigger;
 374   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
 375   AliMUONGlobalTrigger *gloTrg;
 376
 377   treeR = fMUONData->TreeR();
 378   if (!treeR) {
 379     AliWarning("TreeR is not loaded");
 380     return kFALSE;
 381   }
 382
 383   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
 384   fMUONData->GetTrigger();
 385
 386   // global trigger for trigger pattern
 387   gloTrigPat = 0;
 388   globalTrigger = fMUONData->GlobalTrigger();
 389   gloTrg = (AliMUONGlobalTrigger*)globalTrigger->UncheckedAt(0);
 390
 391   if (gloTrg)
 392     gloTrigPat = gloTrg->GetGlobalResponse();
 393
 394
 395   // local trigger for tracking
 396   localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();
 397   Int_t nlocals = (Int_t) (localTrigger->GetEntries());
 398
 399   Float_t z11 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10);
 400   Float_t z21 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(12);
 401
 402   Float_t y11 = 0.;
 403   Int_t stripX21 = 0;
 404   Float_t y21 = 0.;
 405   Float_t x11 = 0.;
 406
 407   for (Int_t i=0; i<nlocals; i++) { // loop on Local Trigger
 408     locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(i);
 409
 410     AliDebug(1, "AliMUONTrackReconstructor::MakeTriggerTrack using NEW trigger \n");
 411     AliMUONTriggerCircuit* circuit =
 412       (AliMUONTriggerCircuit*)fTriggerCircuit->At(locTrg->LoCircuit()-1); // -1 !!!
 413
 414     y11 = circuit->GetY11Pos(locTrg->LoStripX());
 415     stripX21 = locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1;
 416     y21 = circuit->GetY21Pos(stripX21);
 417     x11 = circuit->GetX11Pos(locTrg->LoStripY());
 418
 419     AliDebug(1, Form(" MakeTriggerTrack %d %d %d %d %d %f %f %f \n",i,locTrg->LoCircuit(),
 420                      locTrg->LoStripX(),locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1,locTrg->LoStripY(),y11, y21, x11));
 421
 422     Float_t thetax = TMath::ATan2( x11 , z11 );
 423     Float_t thetay = TMath::ATan2( (y21-y11) , (z21-z11) );
 424
 425     fTriggerTrack->SetX11(x11);
 426     fTriggerTrack->SetY11(y11);
 427     fTriggerTrack->SetThetax(thetax);
 428     fTriggerTrack->SetThetay(thetay);
 429     fTriggerTrack->SetGTPattern(gloTrigPat);
 430     fTriggerTrack->SetLoTrgNum(i);
 431
 432     fMUONData->AddRecTriggerTrack(*fTriggerTrack);
 433   } // end of loop on Local Trigger
 434
 435   return kTRUE;
 436 }
 437
 438 //__________________________________________________________________________
 439 void AliMUONVTrackReconstructor::EventDumpTrigger(void)
 440 {
 441   /// Dump reconstructed trigger event
 442   /// and the particle parameters
 443   AliMUONTriggerTrack *triggertrack ;
 444   Int_t nTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks()->GetEntriesFast();
 445
 446   AliDebug(1, "****** enter EventDumpTrigger ******");
 447   AliDebug(1, Form("Number of Reconstructed tracks : %d ",  nTriggerTracks));
 448
 449   // Loop over reconstructed tracks
 450   for (Int_t trackIndex = 0; trackIndex < nTriggerTracks; trackIndex++) {
 451     triggertrack = (AliMUONTriggerTrack*)fMUONData->RecTriggerTracks()->At(trackIndex);
 452       printf(" trigger track number %i x11=%f y11=%f thetax=%f thetay=%f \n",
 453              trackIndex,
 454              triggertrack->GetX11(),triggertrack->GetY11(),
 455              triggertrack->GetThetax(),triggertrack->GetThetay());
 456   }
 457 }
 458