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