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  //* Initialisation from "cartesian" coordinates ( X Y Z Px Py Pz )
  70  //* Parameters, covariance matrix, charge, and mass hypothesis should be provided
  71
  72   void Initialize( const Double_t Param[], const Double_t Cov[], Int_t Charge, Double_t Mass );
  73
  74   //* Initialise covariance matrix and set current parameters to 0.0
  75
  76   void Initialize();
  77
  78   //* Set decay vertex parameters for linearisation
  79
  80   void SetVtxGuess( Double_t x, Double_t y, Double_t z );
  81
  82   //*
  83   //*  ACCESSORS
  84   //*
  85
  86   //* Simple accessors
  87
  88   Double_t GetX    () const { return fP[0]; }
  89   Double_t GetY    () const { return fP[1]; }
  90   Double_t GetZ    () const { return fP[2]; }
  91   Double_t GetPx   () const { return fP[3]; }
  92   Double_t GetPy   () const { return fP[4]; }
  93   Double_t GetPz   () const { return fP[5]; }
  94   Double_t GetE    () const { return fP[6]; }
  95   Double_t GetS    () const { return fP[7]; }
  96   Int_t    GetQ    () const { return fQ;    }
  97   Double_t GetChi2 () const { return fChi2; }
  98   Int_t    GetNDF  () const { return fNDF;  }
  99
 100   Double_t GetParameter ( Int_t i )        const { return fP[i];       }
 101   Double_t GetCovariance( Int_t i )        const { return fC[i];       }
 102   Double_t GetCovariance( Int_t i, Int_t j ) const { return fC[IJ(i,j)]; }
 103
 104   //* Accessors with calculations( &value, &estimated sigma )
 105   //* error flag returned (0 means no error during calculations)
 106
 107   Int_t GetMomentum    ( Double_t &P, Double_t &SigmaP ) const ;
 108   Int_t GetMass        ( Double_t &M, Double_t &SigmaM ) const ;
 109   Int_t GetDecayLength ( Double_t &L, Double_t &SigmaL ) const ;
 110   Int_t GetLifeTime    ( Double_t &T, Double_t &SigmaT ) const ;
 111
 112   //*
 113   //*  MODIFIERS
 114   //*
 115
 116   Double_t & X    () { return fP[0]; }
 117   Double_t & Y    () { return fP[1]; }
 118   Double_t & Z    () { return fP[2]; }
 119   Double_t & Px   () { return fP[3]; }
 120   Double_t & Py   () { return fP[4]; }
 121   Double_t & Pz   () { return fP[5]; }
 122   Double_t & E    () { return fP[6]; }
 123   Double_t & S    () { return fP[7]; }
 124   Int_t    & Q    () { return fQ;    }
 125   Double_t & Chi2 () { return fChi2; }
 126   Int_t    & NDF  () { return fNDF;  }
 127
 128   Double_t & Parameter ( Int_t i )        { return fP[i];       }
 129   Double_t & Covariance( Int_t i )        { return fC[i];       }
 130   Double_t & Covariance( Int_t i, Int_t j ) { return fC[IJ(i,j)]; }
 131
 132
 133   //*
 134   //* CONSTRUCTION OF THE PARTICLE BY ITS DAUGHTERS AND MOTHER
 135   //* USING THE KALMAN FILTER METHOD
 136   //*
 137
 138
 139   //* Simple way to add daughter ex. D0+= Pion;
 140
 141   void operator +=( const AliKFParticleBase &Daughter );
 142
 143   //* Add daughter track to the particle
 144
 145   void AddDaughter( const AliKFParticleBase &Daughter );
 146
 147   //* Set production vertex
 148
 149   void SetProductionVertex( const AliKFParticleBase &Vtx );
 150
 151   //* Set mass constraint
 152
 153   void SetMassConstraint( Double_t Mass, Double_t SigmaMass = 0 );
 154
 155   //* Set no decay length for resonances
 156
 157   void SetNoDecayLength();
 158
 159
 160   //* Everything in one go
 161
 162   void Construct( const AliKFParticleBase *vDaughters[], Int_t NDaughters,
 163                   const AliKFParticleBase *ProdVtx=0,   Double_t Mass=-1  );
 164
 165
 166   //*
 167   //*                   TRANSPORT
 168   //*
 169   //*  ( main transportation parameter is S = SignedPath/Momentum )
 170   //*  ( parameters of decay & production vertices are stored locally )
 171   //*
 172
 173
 174   //* Transport the particle to its decay vertex
 175
 176   void TransportToDecayVertex();
 177
 178   //* Transport the particle to its production vertex
 179
 180   void TransportToProductionVertex();
 181
 182   //* Transport the particle on dS parameter (SignedPath/Momentum)
 183
 184   void TransportToDS( Double_t dS );
 185
 186   //* Particular extrapolators one can use
 187
 188   Double_t GetDStoPointBz( Double_t Bz, const Double_t xyz[] ) const;
 189
 190   void GetDStoParticleBz( Double_t Bz, const AliKFParticleBase &p,
 191                           Double_t &dS, Double_t &dS1       ) const ;
 192
 193   // Double_t GetDStoPointCBM( const Double_t xyz[] ) const;
 194
 195    void TransportBz( Double_t Bz, Double_t dS, Double_t P[], Double_t C[] ) const;
 196    void TransportCBM( Double_t dS, Double_t P[], Double_t C[] ) const;
 197
 198
 199   //*
 200   //* OTHER UTILITIES
 201   //*
 202
 203   //* Calculate distance from another object [cm]
 204
 205   Double_t GetDistanceFromVertex( const Double_t vtx[] ) const;
 206   Double_t GetDistanceFromVertex( const AliKFParticleBase &Vtx ) const;
 207   Double_t GetDistanceFromParticle( const AliKFParticleBase &p ) const;
 208
 209   //* Calculate sqrt(Chi2/ndf) deviation from vertex
 210   //* v = [xyz], Cv=[Cxx,Cxy,Cyy,Cxz,Cyz,Czz]-covariance matrix
 211
 212   Double_t GetDeviationFromVertex( const Double_t v[],
 213                                    const Double_t Cv[]=0 ) const;
 214   Double_t GetDeviationFromVertex( const AliKFParticleBase &Vtx ) const;
 215   Double_t GetDeviationFromParticle( const AliKFParticleBase &p ) const;
 216
 217   //* Subtract the particle from the vertex
 218
 219   void SubtractFromVertex( Double_t v[], Double_t Cv[],
 220                            Double_t &vChi2, Int_t vNDF ) const ;
 221
 222  protected:
 223
 224   static Int_t IJ( Int_t i, Int_t j ){
 225     return ( j<=i ) ? i*(i+1)/2+j :j*(j+1)/2+i;
 226   }
 227
 228   Double_t & Cij( Int_t i, Int_t j ){ return fC[IJ(i,j)]; }
 229
 230   void Convert( bool ToProduction );
 231   void TransportLine( Double_t S, Double_t P[], Double_t C[] ) const ;
 232   Double_t GetDStoPointLine( const Double_t xyz[] ) const;
 233
 234   static void MultQSQt( const Double_t Q[], const Double_t S[],
 235                         Double_t SOut[] );
 236
 237   void GetMeasurement( const Double_t XYZ[], Double_t m[], Double_t V[] ) const ;
 238
 239   Double_t fP[8];  //* Main particle parameters {X,Y,Z,Px,Py,Pz,E,S[=DecayLength/P]}
 240   Double_t fC[36]; //* Low-triangle covariance matrix of fP
 241   Int_t    fQ;     //* Particle charge
 242   Int_t    fNDF;   //* Number of degrees of freedom
 243   Double_t fChi2;  //* Chi^2
 244
 245   Double_t fSFromDecay; //* Distance from decay vertex to current position
 246
 247   Bool_t fAtProductionVertex; //* Flag shows that the particle error along
 248                               //* its trajectory is taken from production vertex
 249
 250   Double_t fVtxGuess[3];  //* Guess for the position of the decay vertex
 251                           //* ( used for linearisation of equations )
 252
 253   Bool_t fIsLinearized;   //* Flag shows that the guess is present
 254
 255   ClassDef( AliKFParticleBase, 1 );
 256 };
 257
 258 #endif