- We now save in MUON ESD both track parameters extrapolated to vertex
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / AliMUONVTrackReconstructor.cxx
1 /**************************************************************************
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3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
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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 /// \cond CLASSIMP
55 ClassImp(AliMUONVTrackReconstructor) // Class implementation in ROOT context
56 /// \endcond
57
58 //************* Defaults parameters for reconstruction
59 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMinBendingMomentum = 3.0;
60 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxBendingMomentum = 3000.0;
61 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingResolution = 0.01;
62 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingResolution = 0.144;
63 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingVertexDispersion = 10.;
64 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingVertexDispersion = 10.;
65 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger = 16.0;
66
67 //__________________________________________________________________________
68 AliMUONVTrackReconstructor::AliMUONVTrackReconstructor(AliMUONData* data)
69   : TObject(),
70     fMinBendingMomentum(fgkDefaultMinBendingMomentum),
71     fMaxBendingMomentum(fgkDefaultMaxBendingMomentum),
72     fBendingResolution(fgkDefaultBendingResolution),
73     fNonBendingResolution(fgkDefaultNonBendingResolution),
74     fBendingVertexDispersion(fgkDefaultBendingVertexDispersion),
75     fNonBendingVertexDispersion(fgkDefaultNonBendingVertexDispersion),
76     fMaxNormChi2MatchTrigger(fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger),
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   fNHitsForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
89   fIndexOfFirstHitForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
90
91   // Memory allocation for the TClonesArray of hits for reconstruction
92   // Is 10000 the right size ????
93   fHitsForRecPtr = new TClonesArray("AliMUONHitForRec", 10000);
94
95   // set the magnetic field for track extrapolations
96   const AliMagF* kField = AliTracker::GetFieldMap();
97   if (!kField) AliFatal("No field available");
98   AliMUONTrackExtrap::SetField(kField);
99 }
100
101   //__________________________________________________________________________
102 AliMUONVTrackReconstructor::~AliMUONVTrackReconstructor(void)
103 {
104   /// Destructor for class AliMUONVTrackReconstructor
105   delete [] fNHitsForRecPerChamber;
106   delete [] fIndexOfFirstHitForRecPerChamber;
107   delete fTriggerTrack;
108   delete fHitsForRecPtr;
109 }
110
111   //__________________________________________________________________________
112 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstruct(void)
113 {
114   /// To reconstruct one event
115   AliDebug(1,"Enter EventReconstruct");
116   
117   ResetTracks(); //AZ
118   ResetHitsForRec(); //AZ
119   AddHitsForRecFromRawClusters();
120   MakeTracks();
121   if (fMUONData->IsTriggerTrackBranchesInTree()) 
122     ValidateTracksWithTrigger(); 
123   
124   // Add tracks to MUON data container 
125   for(Int_t i=0; i<fNRecTracks; i++) {
126     AliMUONTrack * track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->At(i);
127     fMUONData->AddRecTrack(*track);
128   }
129 }
130
131   //__________________________________________________________________________
132 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetTracks(void)
133 {
134   /// To reset the TClonesArray of reconstructed tracks
135   if (fRecTracksPtr) fRecTracksPtr->Delete();
136   // Delete in order that the Track destructors are called,
137   // hence the space for the TClonesArray of pointers to TrackHit's is freed
138   fNRecTracks = 0;
139   return;
140 }
141
142   //__________________________________________________________________________
143 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetHitsForRec(void)
144 {
145   /// To reset the array and the number of HitsForRec,
146   /// and also the number of HitsForRec
147   /// and the index of the first HitForRec per chamber
148   if (fHitsForRecPtr) fHitsForRecPtr->Delete();
149   fNHitsForRec = 0;
150   for (Int_t ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++)
151     fNHitsForRecPerChamber[ch] = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
152   return;
153 }
154
155   //__________________________________________________________________________
156 void AliMUONVTrackReconstructor::SortHitsForRecWithIncreasingChamber()
157 {
158   /// Sort HitsForRec's in increasing order with respect to chamber number.
159   /// Uses the function "Compare".
160   /// Update the information for HitsForRec per chamber too.
161   Int_t ch, nhits, prevch;
162   fHitsForRecPtr->Sort();
163   for (ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
164     fNHitsForRecPerChamber[ch] = 0;
165     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
166   }
167   prevch = 0; // previous chamber
168   nhits = 0; // number of hits in current chamber
169   // Loop over HitsForRec
170   for (Int_t hit = 0; hit < fNHitsForRec; hit++) {
171     // chamber number (0...)
172     ch = ((AliMUONHitForRec*)  ((*fHitsForRecPtr)[hit]))->GetChamberNumber();
173     // increment number of hits in current chamber
174     (fNHitsForRecPerChamber[ch])++;
175     // update index of first HitForRec in current chamber
176     // if chamber number different from previous one
177     if (ch != prevch) {
178       fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = hit;
179       prevch = ch;
180     }
181   }
182   return;
183 }
184
185   //__________________________________________________________________________
186 TClonesArray* AliMUONVTrackReconstructor::MakeSegmentsInStation(Int_t station)
187 {
188   /// To make the list of segments in station(0..) "Station" from the list of hits to be reconstructed.
189   /// Return a new TClonesArray of segments.
190   /// It is the responsibility of the user to delete it afterward.
191   AliDebug(1,Form("Enter MakeSegmentsPerStation (0...) %d",station));
192   
193   AliMUONHitForRec *hit1Ptr, *hit2Ptr;
194   AliMUONObjectPair *segment;
195   Double_t bendingSlope = 0, impactParam = 0., bendingMomentum = 0.; // to avoid compilation warning
196   // first and second chambers (0...) in the station
197   Int_t ch1 = 2 * station;
198   Int_t ch2 = ch1 + 1;
199   // list of segments
200   TClonesArray *segments = new TClonesArray("AliMUONObjectPair", fNHitsForRecPerChamber[ch2]);
201   // Loop over HitForRec's in the first chamber of the station
202   for (Int_t hit1 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1];
203        hit1 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1] + fNHitsForRecPerChamber[ch1];
204        hit1++) {
205     // pointer to the HitForRec
206     hit1Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit1]);
207     // Loop over HitsForRec's in the second chamber of the station
208     for (Int_t hit2 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2];
209          hit2 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2] + fNHitsForRecPerChamber[ch2];
210          hit2++) {
211       // pointer to the HitForRec
212       hit2Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit2]);
213       if ( hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ() != 0. ) {
214         // bending slope
215         bendingSlope = (hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit2Ptr->GetBendingCoor()) / (hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ());
216         // impact parameter
217         impactParam = hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit1Ptr->GetZ() * bendingSlope;
218         // absolute value of bending momentum
219         bendingMomentum = TMath::Abs(AliMUONTrackExtrap::GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam));
220       } else {
221         AliWarning("hit1Ptr->GetZ() = hit2Ptr->GetZ(): no segment created");
222         continue;
223       }   
224       // check for bending momentum within tolerances
225       if ((bendingMomentum < fMaxBendingMomentum) && (bendingMomentum > fMinBendingMomentum)) {
226         // make new segment
227         segment = new ((*segments)[segments->GetLast()+1]) AliMUONObjectPair(hit1Ptr, hit2Ptr, kFALSE, kFALSE);
228         if (AliLog::GetGlobalDebugLevel() > 1) {
229           cout << "segmentIndex(0...): " << segments->GetLast() << endl;
230           segment->Dump();
231           cout << "HitForRec in first chamber" << endl;
232           hit1Ptr->Dump();
233           cout << "HitForRec in second chamber" << endl;
234           hit2Ptr->Dump();
235         }
236       }
237     } //for (Int_t hit2
238   } // for (Int_t hit1...
239   AliDebug(1,Form("Station: %d  NSegments:  %d ", station, segments->GetEntriesFast()));
240   return segments;
241 }
242
243   //__________________________________________________________________________
244 void AliMUONVTrackReconstructor::ValidateTracksWithTrigger(void)
245 {
246   /// Try to match track from tracking system with trigger track
247   static const Double_t kDistSigma[3]={1,1,0.02}; // sigma of distributions (trigger-track) X,Y,slopeY
248   
249   AliMUONTrack *track;
250   AliMUONTrackParam trackParam; 
251   AliMUONTriggerTrack *triggerTrack;
252   
253   fMUONData->SetTreeAddress("RL");
254   fMUONData->GetRecTriggerTracks();
255   TClonesArray *recTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks();
256   
257   Bool_t matchTrigger;
258   Int_t loTrgNum;
259   Double_t distTriggerTrack[3];
260   Double_t xTrack, yTrack, ySlopeTrack, chi2MatchTrigger, minChi2MatchTrigger, chi2;
261   
262   track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->First();
263   while (track) {
264     matchTrigger = kFALSE;
265     chi2MatchTrigger = 0.;
266     loTrgNum = -1;
267
268     trackParam = *((AliMUONTrackParam*) (track->GetTrackParamAtHit()->Last()));
269     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZ(&trackParam, AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10)); // extrap to 1st trigger chamber
270     
271     xTrack = trackParam.GetNonBendingCoor();
272     yTrack = trackParam.GetBendingCoor();
273     ySlopeTrack = trackParam.GetBendingSlope();
274     minChi2MatchTrigger = 999.;
275   
276     triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->First();
277     while(triggerTrack){
278       distTriggerTrack[0] = (triggerTrack->GetX11()-xTrack)/kDistSigma[0];
279       distTriggerTrack[1] = (triggerTrack->GetY11()-yTrack)/kDistSigma[1];
280       distTriggerTrack[2] = (TMath::Tan(triggerTrack->GetThetay())-ySlopeTrack)/kDistSigma[2];
281       chi2 = 0.;
282       for (Int_t iVar = 0; iVar < 3; iVar++) chi2 += distTriggerTrack[iVar]*distTriggerTrack[iVar];
283       chi2 /= 3.; // Normalized Chi2: 3 degrees of freedom (X,Y,slopeY)
284       if (chi2 < minChi2MatchTrigger && chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
285         minChi2MatchTrigger = chi2;
286         matchTrigger = kTRUE;
287         chi2MatchTrigger = chi2;
288         loTrgNum=triggerTrack->GetLoTrgNum();
289       }
290       triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->After(triggerTrack);
291     }
292     
293     track->SetMatchTrigger(matchTrigger);
294     track->SetLoTrgNum(loTrgNum);
295     track->SetChi2MatchTrigger(chi2MatchTrigger);
296     track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->After(track);
297   }
298
299   return;
300 }
301
302 //__________________________________________________________________________
303 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstructTrigger(void)
304 {
305   /// To reconstruct trigger for one event
306   AliDebug(1,"Enter EventReconstructTrigger");
307   MakeTriggerTracks();  
308   return;
309 }
310
311   //__________________________________________________________________________
312 Bool_t AliMUONVTrackReconstructor::MakeTriggerTracks(void)
313 {
314     // To make the trigger tracks from Local Trigger
315   AliDebug(1, "Enter MakeTriggerTracks");
316   
317   TTree* treeR;
318   UChar_t gloTrigPat;
319   TClonesArray *localTrigger;
320   TClonesArray *globalTrigger;
321   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
322   AliMUONGlobalTrigger *gloTrg;
323
324   treeR = fMUONData->TreeR();
325   if (!treeR) {
326     AliWarning("TreeR is not loaded");
327     return kFALSE;
328   }
329   
330   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
331   fMUONData->GetTrigger();
332
333   // global trigger for trigger pattern
334   gloTrigPat = 0;
335   globalTrigger = fMUONData->GlobalTrigger(); 
336   gloTrg = (AliMUONGlobalTrigger*)globalTrigger->UncheckedAt(0);
337  
338   if (gloTrg)
339     gloTrigPat = gloTrg->GetGlobalResponse();
340  
341
342   // local trigger for tracking 
343   localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();    
344   Int_t nlocals = (Int_t) (localTrigger->GetEntries());
345
346   Float_t z11 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10);
347   Float_t z21 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(12);
348
349   Float_t y11 = 0.;
350   Int_t stripX21 = 0;
351   Float_t y21 = 0.;
352   Float_t x11 = 0.;
353
354   for (Int_t i=0; i<nlocals; i++) { // loop on Local Trigger
355     locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(i);      
356
357     AliDebug(1, "AliMUONTrackReconstructor::MakeTriggerTrack using NEW trigger \n");
358     AliMUONTriggerCircuit* circuit = 
359       (AliMUONTriggerCircuit*)fTriggerCircuit->At(locTrg->LoCircuit()-1); // -1 !!!
360
361     y11 = circuit->GetY11Pos(locTrg->LoStripX()); 
362     stripX21 = locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1;
363     y21 = circuit->GetY21Pos(stripX21);       
364     x11 = circuit->GetX11Pos(locTrg->LoStripY());
365     
366     AliDebug(1, Form(" MakeTriggerTrack %d %d %d %d %d %f %f %f \n",i,locTrg->LoCircuit(),
367                      locTrg->LoStripX(),locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1,locTrg->LoStripY(),y11, y21, x11));
368     
369     Float_t thetax = TMath::ATan2( x11 , z11 );
370     Float_t thetay = TMath::ATan2( (y21-y11) , (z21-z11) );
371     
372     fTriggerTrack->SetX11(x11);
373     fTriggerTrack->SetY11(y11);
374     fTriggerTrack->SetThetax(thetax);
375     fTriggerTrack->SetThetay(thetay);
376     fTriggerTrack->SetGTPattern(gloTrigPat);
377     fTriggerTrack->SetLoTrgNum(i);
378           
379     fMUONData->AddRecTriggerTrack(*fTriggerTrack);
380   } // end of loop on Local Trigger
381   
382   return kTRUE;    
383 }
384
385 //__________________________________________________________________________
386 void AliMUONVTrackReconstructor::EventDumpTrigger(void)
387 {
388   /// Dump reconstructed trigger event 
389   /// and the particle parameters
390   AliMUONTriggerTrack *triggertrack ;
391   Int_t nTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks()->GetEntriesFast();
392  
393   AliDebug(1, "****** enter EventDumpTrigger ******");
394   AliDebug(1, Form("Number of Reconstructed tracks : %d ",  nTriggerTracks));
395   
396   // Loop over reconstructed tracks
397   for (Int_t trackIndex = 0; trackIndex < nTriggerTracks; trackIndex++) {
398     triggertrack = (AliMUONTriggerTrack*)fMUONData->RecTriggerTracks()->At(trackIndex);
399       printf(" trigger track number %i x11=%f y11=%f thetax=%f thetay=%f \n",
400              trackIndex,
401              triggertrack->GetX11(),triggertrack->GetY11(),
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