STEER/AliKFParticleBase.h

   1 //---------------------------------------------------------------------------------
   2 // The AliKFParticleBase class
   3 // .
   4 // @author  S.Gorbunov, I.Kisel
   5 // @version 1.0
   6 // @since   13.05.07
   7 //
   8 // Class to reconstruct and store the decayed particle parameters.
   9 // The method is described in CBM-SOFT note 2007-003,
  10 // ``Reconstruction of decayed particles based on the Kalman filter'',
  11 // http://www.gsi.de/documents/DOC-2007-May-14-1.pdf
  12 //
  13 // This class describes general mathematics which is used by AliKFParticle class
  14 //
  15 //  -= Copyright &copy ALICE HLT Group =-
  16 //_________________________________________________________________________________
  17
  18
  19
  20 #ifndef ALIKFPARTICLEBASE_H
  21 #define ALIKFPARTICLEBASE_H
  22
  23 #include "TObject.h"
  24
  25 class AliKFParticleBase :public TObject {
  26
  27  public:
  28
  29   //*
  30   //* ABSTRACT METHODS HAVE TO BE DEFINED IN USER CLASS
  31   //*
  32
  33   //* Virtual method to access the magnetic field
  34
  35   virtual void GetFieldValue(const Double_t xyz[], Double_t B[]) const = 0;
  36
  37   //* Virtual methods needed for particle transportation
  38   //* One can use particular implementations for collider (only Bz component)
  39   //* geometry and for fixed-target (CBM-like) geometry which are provided below
  40   //* in TRANSPORT section
  41
  42   //* Get dS to xyz[] space point
  43
  44   virtual Double_t GetDStoPoint( const Double_t xyz[] ) const = 0;
  45
  46   //* Get dS to other particle p (dSp for particle p also returned)
  47
  48   virtual void GetDStoParticle( const AliKFParticleBase &p,
  49                                 Double_t &DS, Double_t &DSp ) const = 0;
  50
  51   //* Transport on dS value along trajectory, output to P,C
  52
  53   virtual void Transport( Double_t dS, Double_t P[], Double_t C[] ) const = 0;
  54
  55
  56
  57   //*
  58   //*  INITIALIZATION
  59   //*
  60
  61   //* Constructor
  62
  63   AliKFParticleBase();
  64
  65   //* Destructor
  66
  67   virtual ~AliKFParticleBase(){};
  68
  69   //* Initialise covariance matrix and set current parameters to 0.0
  70
  71   void Initialize();
  72
  73   //* Set decay vertex parameters for linearisation
  74
  75   void SetVtxGuess( Double_t x, Double_t y, Double_t z );
  76
  77   //*
  78   //*  ACCESSORS
  79   //*
  80
  81   //* Simple accessors
  82
  83   Double_t GetX    () const { return fP[0]; }
  84   Double_t GetY    () const { return fP[1]; }
  85   Double_t GetZ    () const { return fP[2]; }
  86   Double_t GetPx   () const { return fP[3]; }
  87   Double_t GetPy   () const { return fP[4]; }
  88   Double_t GetPz   () const { return fP[5]; }
  89   Double_t GetE    () const { return fP[6]; }
  90   Double_t GetS    () const { return fP[7]; }
  91   Int_t    GetQ    () const { return fQ;    }
  92   Double_t GetChi2 () const { return fChi2; }
  93   Int_t    GetNDF  () const { return fNDF;  }
  94
  95   Double_t GetParameter ( Int_t i )        const { return fP[i];       }
  96   Double_t GetCovariance( Int_t i )        const { return fC[i];       }
  97   Double_t GetCovariance( Int_t i, Int_t j ) const { return fC[IJ(i,j)]; }
  98
  99   //* Accessors with calculations( &value, &estimated sigma )
 100   //* error flag returned (0 means no error during calculations)
 101
 102   Int_t GetMomentum    ( Double_t &P, Double_t &SigmaP ) const ;
 103   Int_t GetMass        ( Double_t &M, Double_t &SigmaM ) const ;
 104   Int_t GetDecayLength ( Double_t &L, Double_t &SigmaL ) const ;
 105   Int_t GetLifeTime    ( Double_t &T, Double_t &SigmaT ) const ;
 106
 107   //*
 108   //*  MODIFIERS
 109   //*
 110
 111   Double_t & X    () { return fP[0]; }
 112   Double_t & Y    () { return fP[1]; }
 113   Double_t & Z    () { return fP[2]; }
 114   Double_t & Px   () { return fP[3]; }
 115   Double_t & Py   () { return fP[4]; }
 116   Double_t & Pz   () { return fP[5]; }
 117   Double_t & E    () { return fP[6]; }
 118   Double_t & S    () { return fP[7]; }
 119   Int_t    & Q    () { return fQ;    }
 120   Double_t & Chi2 () { return fChi2; }
 121   Int_t    & NDF  () { return fNDF;  }
 122
 123   Double_t & Parameter ( Int_t i )        { return fP[i];       }
 124   Double_t & Covariance( Int_t i )        { return fC[i];       }
 125   Double_t & Covariance( Int_t i, Int_t j ) { return fC[IJ(i,j)]; }
 126
 127
 128   //*
 129   //* CONSTRUCTION OF THE PARTICLE BY ITS DAUGHTERS AND MOTHER
 130   //* USING THE KALMAN FILTER METHOD
 131   //*
 132
 133
 134   //* Simple way to add daughter ex. D0+= Pion;
 135
 136   void operator +=( const AliKFParticleBase &Daughter );
 137
 138   //* Add daughter track to the particle
 139
 140   void AddDaughter( const AliKFParticleBase &Daughter );
 141
 142   //* Set production vertex
 143
 144   void SetProductionVertex( const AliKFParticleBase &Vtx );
 145
 146   //* Set hard mass constraint
 147
 148   void SetMassConstraint( Double_t Mass );
 149
 150   //* Everything in one go
 151
 152   void Construct( const AliKFParticleBase *vDaughters[], Int_t NDaughters,
 153                   const AliKFParticleBase *ProdVtx=0,   Double_t Mass=-1  );
 154
 155
 156   //*
 157   //*                   TRANSPORT
 158   //*
 159   //*  ( main transportation parameter is S = SignedPath/Momentum )
 160   //*  ( parameters of decay & production vertices are stored locally )
 161   //*
 162
 163
 164   //* Transport the particle to its decay vertex
 165
 166   void TransportToDecayVertex();
 167
 168   //* Transport the particle to its production vertex
 169
 170   void TransportToProductionVertex();
 171
 172   //* Transport the particle on dS parameter (SignedPath/Momentum)
 173
 174   void TransportToDS( Double_t dS );
 175
 176   //* Particular extrapolators one can use
 177
 178   Double_t GetDStoPointBz( Double_t Bz, const Double_t xyz[] ) const;
 179
 180   void GetDStoParticleBz( Double_t Bz, const AliKFParticleBase &p,
 181                           Double_t &dS, Double_t &dS1       ) const ;
 182
 183   // Double_t GetDStoPointCBM( const Double_t xyz[] ) const;
 184
 185    void TransportBz( Double_t Bz, Double_t dS, Double_t P[], Double_t C[] ) const;
 186    void TransportCBM( Double_t dS, Double_t P[], Double_t C[] ) const;
 187
 188
 189   //*
 190   //* OTHER UTILITIES
 191   //*
 192
 193   //* Calculate distance from another object [cm]
 194
 195   Double_t GetDistanceFromVertex( const Double_t vtx[] ) const;
 196   Double_t GetDistanceFromVertex( const AliKFParticleBase &Vtx ) const;
 197   Double_t GetDistanceFromParticle( const AliKFParticleBase &p ) const;
 198
 199   //* Calculate sqrt(Chi2/ndf) deviation from vertex
 200   //* v = [xyz], Cv=[Cxx,Cxy,Cyy,Cxz,Cyz,Czz]-covariance matrix
 201
 202   Double_t GetDeviationFromVertex( const Double_t v[],
 203                                    const Double_t Cv[]=0 ) const;
 204   Double_t GetDeviationFromVertex( const AliKFParticleBase &Vtx ) const;
 205   Double_t GetDeviationFromParticle( const AliKFParticleBase &p ) const;
 206
 207   //* Subtract the particle from the vertex
 208
 209   void SubtractFromVertex( Double_t v[], Double_t Cv[],
 210                            Double_t &vChi2, Int_t vNDF ) const ;
 211
 212  protected:
 213
 214   static Int_t IJ( Int_t i, Int_t j ){
 215     return ( j<=i ) ? i*(i+1)/2+j :j*(j+1)/2+i;
 216   }
 217
 218   Double_t & Cij( Int_t i, Int_t j ){ return fC[IJ(i,j)]; }
 219
 220   void Convert( bool ToProduction );
 221   void TransportLine( Double_t S, Double_t P[], Double_t C[] ) const ;
 222   Double_t GetDStoPointLine( const Double_t xyz[] ) const;
 223
 224   static void MultQSQt( const Double_t Q[], const Double_t S[],
 225                         Double_t SOut[] );
 226
 227   void GetMeasurement( const Double_t XYZ[], Double_t m[], Double_t V[] ) const ;
 228
 229   Double_t fP[8];  //* Main particle parameters {X,Y,Z,Px,Py,Pz,E,S[=DecayLength/P]}
 230   Double_t fC[36]; //* Low-triangle covariance matrix of fP
 231   Int_t    fQ;     //* Particle charge
 232   Int_t    fNDF;   //* Number of degrees of freedom
 233   Double_t fChi2;  //* Chi^2
 234
 235   Double_t fSFromDecay; //* Distance from decay vertex to current position
 236
 237   Bool_t fAtProductionVertex; //* Flag shows that the particle error along
 238                               //* its trajectory is taken from production vertex
 239
 240   Double_t fVtxGuess[3];  //* Guess for the position of the decay vertex
 241                           //* ( used for linearisation of equations )
 242
 243   Bool_t fIsLinearized;   //* Flag shows that the guess is present
 244
 245   ClassDef( AliKFParticleBase, 1 );
 246 };
 247
 248 #endif