STEER/AliKalmanTrack.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     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //-------------------------------------------------------------------------
  19 //                Implementation of the AliKalmanTrack class
  20 //   that is the base for AliTPCtrack, AliITStrackV2 and AliTRDtrack
  21 //        Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  22 //-------------------------------------------------------------------------
  23
  24 #include "AliKalmanTrack.h"
  25
  26 ClassImp(AliKalmanTrack)
  27
  28 const AliMagF *AliKalmanTrack::fgkFieldMap=0;
  29 Double_t AliKalmanTrack::fgConvConst=0.;
  30
  31 //_______________________________________________________________________
  32 AliKalmanTrack::AliKalmanTrack():
  33   fLab(-3141593),
  34   fFakeRatio(0),
  35   fChi2(0),
  36   fMass(AliPID::ParticleMass(AliPID::kPion)),
  37   fN(0),
  38   fLocalConvConst(0),
  39   fStartTimeIntegral(kFALSE),
  40   fIntegratedLength(0)
  41 {
  42   //
  43   // Default constructor
  44   //
  45     if (fgkFieldMap==0) {
  46       AliFatal("The magnetic field has not been set!");
  47     }
  48
  49     for(Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) fIntegratedTime[i] = 0;
  50 }
  51
  52 //_______________________________________________________________________
  53 AliKalmanTrack::AliKalmanTrack(const AliKalmanTrack &t):
  54   TObject(t),
  55   fLab(t.fLab),
  56   fFakeRatio(t.fFakeRatio),
  57   fChi2(t.fChi2),
  58   fMass(t.fMass),
  59   fN(t.fN),
  60   fLocalConvConst(t.fLocalConvConst),
  61   fStartTimeIntegral(t.fStartTimeIntegral),
  62   fIntegratedLength(t.fIntegratedLength)
  63 {
  64   //
  65   // Copy constructor
  66   //
  67   if (fgkFieldMap==0) {
  68     AliFatal("The magnetic field has not been set!");
  69   }
  70
  71   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++)
  72       fIntegratedTime[i] = t.fIntegratedTime[i];
  73 }
  74
  75 //_______________________________________________________________________
  76 void AliKalmanTrack::StartTimeIntegral()
  77 {
  78   // Sylwester Radomski, GSI
  79   // S.Radomski@gsi.de
  80   //
  81   // Start time integration
  82   // To be called at Vertex by ITS tracker
  83   //
  84
  85   //if (fStartTimeIntegral)
  86   //  AliWarning("Reseting Recorded Time.");
  87
  88   fStartTimeIntegral = kTRUE;
  89   for(Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) fIntegratedTime[i] = 0;
  90   fIntegratedLength = 0;
  91 }
  92 //_______________________________________________________________________
  93 void AliKalmanTrack:: AddTimeStep(Double_t length)
  94 {
  95   //
  96   // Add step to integrated time
  97   // this method should be called by a sublasses at the end
  98   // of the PropagateTo function or by a tracker
  99   // each time step is made.
 100   //
 101   // If integration not started function does nothing
 102   //
 103   // Formula
 104   // dt = dl * sqrt(p^2 + m^2) / p
 105   // p = pT * (1 + tg^2 (lambda) )
 106   //
 107   // pt = 1/external parameter [4]
 108   // tg lambda = external parameter [3]
 109   //
 110   //
 111   // Sylwester Radomski, GSI
 112   // S.Radomski@gsi.de
 113   //
 114
 115   static const Double_t kcc = 2.99792458e-2;
 116
 117   if (!fStartTimeIntegral) return;
 118
 119   fIntegratedLength += length;
 120
 121   Double_t xr, param[5];
 122   Double_t pt, tgl;
 123
 124   GetExternalParameters(xr, param);
 125   pt =  1/param[4] ;
 126   tgl = param[3];
 127
 128   Double_t p = TMath::Abs(pt * TMath::Sqrt(1+tgl*tgl));
 129
 130   if (length > 100) return;
 131
 132   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) {
 133
 134     Double_t mass = AliPID::ParticleMass(i);
 135     Double_t correction = TMath::Sqrt( pt*pt * (1 + tgl*tgl) + mass * mass ) / p;
 136     Double_t time = length * correction / kcc;
 137
 138     fIntegratedTime[i] += time;
 139   }
 140 }
 141
 142 //_______________________________________________________________________
 143
 144 Double_t AliKalmanTrack::GetIntegratedTime(Int_t pdg) const
 145 {
 146   // Sylwester Radomski, GSI
 147   // S.Radomski@gsi.de
 148   //
 149   // Return integrated time hypothesis for a given particle
 150   // type assumption.
 151   //
 152   // Input parameter:
 153   // pdg - Pdg code of a particle type
 154   //
 155
 156
 157   if (!fStartTimeIntegral) {
 158     AliWarning("Time integration not started");
 159     return 0.;
 160   }
 161
 162   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++)
 163     if (AliPID::ParticleCode(i) == TMath::Abs(pdg)) return fIntegratedTime[i];
 164
 165   AliWarning(Form("Particle type [%d] not found", pdg));
 166   return 0;
 167 }
 168
 169 void AliKalmanTrack::GetIntegratedTimes(Double_t *times) const {
 170   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) times[i]=fIntegratedTime[i];
 171 }
 172
 173 void AliKalmanTrack::SetIntegratedTimes(const Double_t *times) {
 174   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++) fIntegratedTime[i]=times[i];
 175 }
 176
 177 //_______________________________________________________________________
 178
 179 void AliKalmanTrack::PrintTime() const
 180 {
 181   // Sylwester Radomski, GSI
 182   // S.Radomski@gsi.de
 183   //
 184   // For testing
 185   // Prints time for all hypothesis
 186   //
 187
 188   for (Int_t i=0; i<AliPID::kSPECIES; i++)
 189     printf("%d: %.2f  ", AliPID::ParticleCode(i), fIntegratedTime[i]);
 190   printf("\n");
 191 }
 192
 193 void AliKalmanTrack::External2Helix(Double_t helix[6]) const {
 194   //--------------------------------------------------------------------
 195   // External track parameters -> helix parameters
 196   //--------------------------------------------------------------------
 197   Double_t alpha,x,cs,sn;
 198   GetExternalParameters(x,helix); alpha=GetAlpha();
 199
 200   cs=TMath::Cos(alpha); sn=TMath::Sin(alpha);
 201   helix[5]=x*cs - helix[0]*sn;            // x0
 202   helix[0]=x*sn + helix[0]*cs;            // y0
 203 //helix[1]=                               // z0
 204   helix[2]=TMath::ASin(helix[2]) + alpha; // phi0
 205 //helix[3]=                               // tgl
 206   helix[4]=helix[4]/GetLocalConvConst();  // C
 207 }
 208
 209 static void Evaluate(const Double_t *h, Double_t t,
 210                      Double_t r[3],  //radius vector
 211                      Double_t g[3],  //first defivatives
 212                      Double_t gg[3]) //second derivatives
 213 {
 214   //--------------------------------------------------------------------
 215   // Calculate position of a point on a track and some derivatives
 216   //--------------------------------------------------------------------
 217   Double_t phase=h[4]*t+h[2];
 218   Double_t sn=TMath::Sin(phase), cs=TMath::Cos(phase);
 219
 220   r[0] = h[5] + (sn - h[6])/h[4];
 221   r[1] = h[0] - (cs - h[7])/h[4];
 222   r[2] = h[1] + h[3]*t;
 223
 224   g[0] = cs; g[1]=sn; g[2]=h[3];
 225
 226   gg[0]=-h[4]*sn; gg[1]=h[4]*cs; gg[2]=0.;
 227 }
 228
 229 Double_t AliKalmanTrack::
 230 GetDCA(const AliKalmanTrack *p, Double_t &xthis, Double_t &xp) const {
 231   //------------------------------------------------------------
 232   // Returns the (weighed !) distance of closest approach between
 233   // this track and the track passed as the argument.
 234   // Other returned values:
 235   //   xthis, xt - coordinates of tracks' reference planes at the DCA
 236   //-----------------------------------------------------------
 237   Double_t dy2=GetSigmaY2() + p->GetSigmaY2();
 238   Double_t dz2=GetSigmaZ2() + p->GetSigmaZ2();
 239   Double_t dx2=dy2;
 240
 241   //dx2=dy2=dz2=1.;
 242
 243   Double_t p1[8]; External2Helix(p1);
 244   p1[6]=TMath::Sin(p1[2]); p1[7]=TMath::Cos(p1[2]);
 245   Double_t p2[8]; p->External2Helix(p2);
 246   p2[6]=TMath::Sin(p2[2]); p2[7]=TMath::Cos(p2[2]);
 247
 248
 249   Double_t r1[3],g1[3],gg1[3]; Double_t t1=0.;
 250   Evaluate(p1,t1,r1,g1,gg1);
 251   Double_t r2[3],g2[3],gg2[3]; Double_t t2=0.;
 252   Evaluate(p2,t2,r2,g2,gg2);
 253
 254   Double_t dx=r2[0]-r1[0], dy=r2[1]-r1[1], dz=r2[2]-r1[2];
 255   Double_t dm=dx*dx/dx2 + dy*dy/dy2 + dz*dz/dz2;
 256
 257   Int_t max=27;
 258   while (max--) {
 259      Double_t gt1=-(dx*g1[0]/dx2 + dy*g1[1]/dy2 + dz*g1[2]/dz2);
 260      Double_t gt2=+(dx*g2[0]/dx2 + dy*g2[1]/dy2 + dz*g2[2]/dz2);
 261      Double_t h11=(g1[0]*g1[0] - dx*gg1[0])/dx2 +
 262                   (g1[1]*g1[1] - dy*gg1[1])/dy2 +
 263                   (g1[2]*g1[2] - dz*gg1[2])/dz2;
 264      Double_t h22=(g2[0]*g2[0] + dx*gg2[0])/dx2 +
 265                   (g2[1]*g2[1] + dy*gg2[1])/dy2 +
 266                   (g2[2]*g2[2] + dz*gg2[2])/dz2;
 267      Double_t h12=-(g1[0]*g2[0]/dx2 + g1[1]*g2[1]/dy2 + g1[2]*g2[2]/dz2);
 268
 269      Double_t det=h11*h22-h12*h12;
 270
 271      Double_t dt1,dt2;
 272      if (TMath::Abs(det)<1.e-33) {
 273         //(quasi)singular Hessian
 274         dt1=-gt1; dt2=-gt2;
 275      } else {
 276         dt1=-(gt1*h22 - gt2*h12)/det;
 277         dt2=-(h11*gt2 - h12*gt1)/det;
 278      }
 279
 280      if ((dt1*gt1+dt2*gt2)>0) {dt1=-dt1; dt2=-dt2;}
 281
 282      //check delta(phase1) ?
 283      //check delta(phase2) ?
 284
 285      if (TMath::Abs(dt1)/(TMath::Abs(t1)+1.e-3) < 1.e-4)
 286      if (TMath::Abs(dt2)/(TMath::Abs(t2)+1.e-3) < 1.e-4) {
 287         if ((gt1*gt1+gt2*gt2) > 1.e-4/dy2/dy2)
 288           AliWarning(" stopped at not a stationary point !");
 289         Double_t lmb=h11+h22; lmb=lmb-TMath::Sqrt(lmb*lmb-4*det);
 290         if (lmb < 0.)
 291           AliWarning(" stopped at not a minimum !");
 292         break;
 293      }
 294
 295      Double_t dd=dm;
 296      for (Int_t div=1 ; ; div*=2) {
 297         Evaluate(p1,t1+dt1,r1,g1,gg1);
 298         Evaluate(p2,t2+dt2,r2,g2,gg2);
 299         dx=r2[0]-r1[0]; dy=r2[1]-r1[1]; dz=r2[2]-r1[2];
 300         dd=dx*dx/dx2 + dy*dy/dy2 + dz*dz/dz2;
 301         if (dd<dm) break;
 302         dt1*=0.5; dt2*=0.5;
 303         if (div>512) {
 304            AliWarning(" overshoot !"); break;
 305         }
 306      }
 307      dm=dd;
 308
 309      t1+=dt1;
 310      t2+=dt2;
 311
 312   }
 313
 314   if (max<=0) AliWarning(" too many iterations !");
 315
 316   Double_t cs=TMath::Cos(GetAlpha());
 317   Double_t sn=TMath::Sin(GetAlpha());
 318   xthis=r1[0]*cs + r1[1]*sn;
 319
 320   cs=TMath::Cos(p->GetAlpha());
 321   sn=TMath::Sin(p->GetAlpha());
 322   xp=r2[0]*cs + r2[1]*sn;
 323
 324   return TMath::Sqrt(dm*TMath::Sqrt(dy2*dz2));
 325 }
 326
 327 Double_t AliKalmanTrack::
 328 PropagateToDCA(AliKalmanTrack *p, Double_t d, Double_t x0) {
 329   //--------------------------------------------------------------
 330   // Propagates this track and the argument track to the position of the
 331   // distance of closest approach.
 332   // Returns the (weighed !) distance of closest approach.
 333   //--------------------------------------------------------------
 334   Double_t xthis,xp;
 335   Double_t dca=GetDCA(p,xthis,xp);
 336
 337   if (!PropagateTo(xthis,d,x0)) {
 338     //AliWarning(" propagation failed !");
 339     return 1e+33;
 340   }
 341
 342   if (!p->PropagateTo(xp,d,x0)) {
 343     //AliWarning(" propagation failed !";
 344     return 1e+33;
 345   }
 346
 347   return dca;
 348 }
 349