aa7b287098315beaeb60f9d2d3ba1e677d8a55a1
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / AliRelAlignerKalman.h
1 #ifndef ALIRELALIGNERKALMAN_H
2 #define ALIRELALIGNERKALMAN_H
3
4 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
5  * See cxx source for full Copyright notice                               */
6
7 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
8 //
9 //     Relative alignment of two tracking volumes (default ITS and TPC)
10 //     (see AliRelAlignerKalman.cxx for details)
11 //
12 //     Origin: Mikolaj Krzewicki, Nikhef, Mikolaj.Krzewicki@cern.ch
13 //
14 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
15
16 #include <TMath.h>
17 #include <TObject.h>
18 #include <TVectorD.h>
19 #include <TMatrix.h>
20
21 class AliExternalTrackParam;
22 class AliESDEvent;
23 class AliESDtrack;
24
25 class AliRelAlignerKalman : public TObject {
26
27 public:
28     AliRelAlignerKalman();
29     virtual ~AliRelAlignerKalman();
30     AliRelAlignerKalman& operator= (const AliRelAlignerKalman& a );
31     AliRelAlignerKalman(const AliRelAlignerKalman& a);
32
33     //User methods:
34     Bool_t AddCosmicEvent( const AliESDEvent* pEvent );
35     
36     void Print(Option_t* option="") const;
37
38     Double_t GetPsi() const {return (*fPX)(0);}
39     Double_t GetTheta() const {return (*fPX)(1);}
40     Double_t GetPhi() const {return (*fPX)(2);}
41     Double_t GetX() const {return (*fPX)(3);}
42     Double_t GetY() const {return (*fPX)(4);}
43     Double_t GetZ() const {return (*fPX)(5);}
44     Double_t GetTPCvdCorr() const {return (*fPX)(6);}
45     Double_t GetTPCt0() const {return (*fPX)(7);}
46     Double_t GetTPCvdY() const {if (fgkNSystemParams>8) return (*fPX)(8); else return 0.0;}
47     Double_t GetPsiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(0,0));}
48     Double_t GetThetaErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(1,1));}
49     Double_t GetPhiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(2,2));}
50     Double_t GetXErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(3,3));}
51     Double_t GetYErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(4,4));}
52     Double_t GetZErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(5,5));}
53     Double_t GetTPCvdCorrErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(6,6));}
54     Double_t GetTPCt0Err() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(7,7));}
55     Double_t GetTPCvdYErr() const {if (fgkNSystemParams>8) return TMath::Sqrt((*fPXcov)(8,8)); else return 0.0;}
56     void GetMeasurement( TVectorD& mes ) const { mes = *fPMeasurement; }
57     TVectorD* GetMeasurement() { return fPMeasurement; }
58     void GetMeasurementCov( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPMeasurementCov; }
59     void SetMeasurement( const TVectorD& mes ) {*fPMeasurement = mes;}
60     void SetMeasurementCov( const TMatrixDSym& cov ) {*fPMeasurementCov = cov;}
61     TMatrixDSym* GetMeasurementCov() const { return fPMeasurementCov; }
62     void GetState( TVectorD& state ) const { state = *fPX; }
63     TVectorD* GetState() const { return fPX; }
64     void GetStateCov ( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPXcov; }
65     void SetState( const TVectorD& param ) {*fPX = param;}
66     void SetStateCov (const TMatrixDSym& cov ) {*fPXcov = cov;}
67     TMatrixDSym* GetStateCov() const { return fPXcov; }
68     void GetSeed( TVectorD& seed, TMatrixDSym& seedCov ) const { seed = *fPX; seedCov = *fPXcov; }
69     void SetSeed( const TVectorD& seed, const TMatrixDSym& seedCov ) {*fPX = seed; *fPXcov = seedCov; }
70
71     //Expert methods:
72     Bool_t AddESDevent( const AliESDEvent* pEvent );
73     Bool_t AddESDtrack( const AliESDtrack* pTrack );
74     void SetMagField( const Double_t f ) { fMagField=f; }
75     Double_t GetMagField() const { return fMagField; }
76     Bool_t FindCosmicTrackletNumbersInEvent( TArrayI& outITStracksTArr, TArrayI& outTPCtracksTArr, const AliESDEvent* pEvent );
77     Bool_t Update();
78     void SetRefSurface( const Double_t x, const Double_t alpha );
79     void PrintCorrelationMatrix();
80     //void PrintCovarianceCorrection();
81     void PrintSystemMatrix();
82     void Reset();
83     void ResetCovariance( const Double_t number=0. );
84     void ResetTPCparamsCovariance( const Double_t number=0. );
85     Double_t* GetStateArr() const { return fPX->GetMatrixArray(); }
86     Double_t* GetStateCovArr() const { return fPXcov->GetMatrixArray(); }
87     Double_t* GetMeasurementArr() const { return fPMeasurement->GetMatrixArray(); }
88     Double_t* GetMeasurementCovArr() const { return fPMeasurementCov->GetMatrixArray(); }
89     TMatrixD* GetH() const { return fPH; }
90     const Double_t* GetDeltaArr() const {return fDelta;}
91     void SetNumericalParanoia( const Bool_t mode=kFALSE ) { fNumericalParanoia=mode; }
92     void SetCorrectionMode( const Bool_t mode=kTRUE ) { fCorrectionMode=mode; }
93     void SetOutRejSigma( const Double_t a=2. ) { fOutRejSigmas = a; }
94     void SetRejectOutliers( const Bool_t r=kTRUE ) {fRejectOutliers = r;}
95     Bool_t SetTrackParams( const AliExternalTrackParam* exparam1, const AliExternalTrackParam* exparam2 );
96     const AliExternalTrackParam* GetTrackParams1() const {return fPTrackParamArr1;}
97     const AliExternalTrackParam* GetTrackParams2() const {return fPTrackParamArr2;}
98     void SetMinPointsVol1( const Int_t min ) {fMinPointsVol1=min;}
99     void SetMinPointsVol2( const Int_t min ) {fMinPointsVol2=min;}
100     void SetRequireMatchInTPC( const Bool_t s=kTRUE ) {fRequireMatchInTPC = s;}
101     void SetQ( const Double_t Q = 1e-10 ) { fQ = Q; }
102     void SetMaxMatchingDistance( const Double_t m ) {fMaxMatchingDistance=m;}
103     void SetMaxMatchingAngle( const Double_t m ) {fMaxMatchingAngle=m;}
104     void SetTPCvd( const Float_t v ) {fTPCvd=v;}
105     void SetTPCZLengthA( const Double_t l ) {fTPCZLengthA=l;}
106     void SetTPCZLengthC( const Double_t l ) {fTPCZLengthC=l;}
107     Bool_t CorrectTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment ) const;
108     Bool_t MisalignTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment ) const;
109     static void Angles( TVectorD &angles, const TMatrixD &rotmat );
110     static void RotMat( TMatrixD& R, const TVectorD& angles );
111     static void TMatrixDSymFromTMatrixD( TMatrixDSym& matsym, const TMatrixD& mat );
112     Bool_t IsPositiveDefinite( const TMatrixD& mat ) const;
113     
114 protected:
115     Bool_t UpdateEstimateKalman();
116     Bool_t PrepareMeasurement();
117     Bool_t PrepareSystemMatrix();
118     Bool_t PredictMeasurement( TVectorD& z, const TVectorD& x );
119     Bool_t IsOutlier( const TVectorD& update, const TMatrixDSym& covmatrix );
120
121 private:
122     static const Int_t fgkNTracksPerMeasurement=1;        //how many tracks for one update
123     static const Int_t fgkNMeasurementParams=4;           //how many measurables
124     static const Int_t fgkNSystemParams=9;                //how many fit parameters
125     
126     //Track parameters
127     Double_t fAlpha;       //!rotation angle between the local and global coordinate system like in AliExternalTrackParam
128     Double_t fLocalX;      //!local x coordinate of reference plane = r(global)
129     AliExternalTrackParam* fPTrackParamArr1;   //!local track parameters
130     AliExternalTrackParam* fPTrackParamArr2;   //!local track parameters
131     Double_t fMagField; //magnetic field
132
133     //Kalman filter related stuff
134     TVectorD* fPX; //System (fit) parameters (phi, theta, psi, x, y, z, driftcorr, driftoffset )
135     TMatrixDSym* fPXcov; //covariance matrix of system parameters
136     TMatrixD* fPH;      //!System measurement matrix
137     Double_t fQ;        //!measure for system noise
138     TVectorD* fPMeasurement; //!the measurement vec for Kalman filter (theta,phi,x,z)
139     TMatrixDSym* fPMeasurementCov; //!measurement vec cvariance
140     Double_t fOutRejSigmas; //number of sigmas for outlier rejection
141     Double_t* fDelta; //array with differentials for calculating derivatives for every parameter(see PrepareSystemMatrix())
142
143     //Control
144     Bool_t fNumericalParanoia; //whether to perform additional checks for numerical stability
145     Bool_t fRejectOutliers; //whether to do outlier rejection in the Kalman filter
146     Bool_t fRequireMatchInTPC;  //when looking for a cosmic in event, require that TPC has 2 matching segments
147     Bool_t fCuts;    //track cuts?
148     Int_t fMinPointsVol1;   //mininum number of points in volume 1
149     Int_t fMinPointsVol2;   //mininum number of points in volume 2
150     Double_t fMinMom;       //min momentum of track for track cuts
151     Double_t fMaxMom;       //max momentum of track for track cuts
152     Double_t fMaxMatchingAngle; //cuts
153     Double_t fMaxMatchingDistance; //cuts
154     Bool_t fCorrectionMode; //calculate corrective transform for TPC (or monitor actual TPC misal params)
155     
156     //Counters
157     Int_t fNTracks; //number of processed tracks
158     Int_t fNUpdates; //number of successful Kalman updates
159     Int_t fNOutliers; //number of outliers
160     Int_t fNMatchedCosmics; //number of cosmic events with matching tracklets (good cosmics)
161     Int_t fNMatchedTPCtracklets;//number of cosmic events with 2 matching TPC tracklets
162     Int_t fNProcessedEvents; //number of processed events
163     Int_t fTrackInBuffer; //number of tracks in buffer
164
165     //TPC stuff
166     Double_t fTPCvd; //TPC drift velocity
167     Double_t fTPCZLengthA; //TPC length side A
168     Double_t fTPCZLengthC; //TPC length side C
169     
170     ClassDef(AliRelAlignerKalman,1)     //AliRelAlignerKalman class
171 };
172
173 #endif
174