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 <iostream>
  17 #include <TObject.h>
  18 #include <TMath.h>
  19 #include <TMatrix.h>
  20 #include <TVector.h>
  21 #include <TVector3.h>
  22 #include <TDecompLU.h>
  23 #include <TArrayI.h>
  24 #include <TH1D.h>
  25 #include <TF1.h>
  26
  27 #include "AliESDtrack.h"
  28 #include "AliTrackPointArray.h"
  29 #include "AliGeomManager.h"
  30 #include "AliTrackFitterKalman.h"
  31 #include "AliTrackFitterRieman.h"
  32 #include "AliESDfriendTrack.h"
  33 #include "AliESDEvent.h"
  34 #include "AliESDVertex.h"
  35 #include "AliExternalTrackParam.h"
  36
  37 class AliRelAlignerKalman : public TObject {
  38
  39 public:
  40     AliRelAlignerKalman();
  41     virtual ~AliRelAlignerKalman();
  42     AliRelAlignerKalman& operator= (const AliRelAlignerKalman& a );
  43     AliRelAlignerKalman(const AliRelAlignerKalman& a);
  44
  45     //User methods:
  46     Bool_t AddESDTrack( AliESDtrack* pTrack );
  47     Bool_t AddCosmicEventSeparateTracking( AliESDEvent* pEvent );
  48
  49     void Print(Option_t* option="") const;
  50
  51     Double_t GetPsi() {return (*fPX)(0);}
  52     Double_t GetTheta() {return (*fPX)(1);}
  53     Double_t GetPhi() {return (*fPX)(2);}
  54     Double_t GetX() {return (*fPX)(3);}
  55     Double_t GetY() {return (*fPX)(4);}
  56     Double_t GetZ() {return (*fPX)(5);}
  57     Double_t GetTPCdriftCorr() {return (*fPX)(6);}
  58     Double_t GetTPCoffset() {return (*fPX)(7);}
  59     Double_t GetPsiErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(0,0));}
  60     Double_t GetThetaErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(1,1));}
  61     Double_t GetPhiErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(2,2));}
  62     Double_t GetXErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(3,3));}
  63     Double_t GetYErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(4,4));}
  64     Double_t GetZErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(5,5));}
  65     Double_t GetTPCdriftCorrErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(6,6));}
  66     Double_t GetTPCoffsetErr() {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(7,7));}
  67     void GetMeasurement( TVectorD& mes ) { mes = *fPMeasurement; }
  68     void GetMeasurementCov( TMatrixDSym& cov ) { cov = *fPMeasurementCov; }
  69     void GetState( TVectorD& state ) { state = *fPX; }
  70     void GetStateCov ( TMatrixDSym& cov ) { cov = *fPXcov; }
  71     void GetSeed( TVectorD& seed, TMatrixDSym& seedCov ) { seed = *fPX; seedCov = *fPXcov; }
  72     void SetMeasurement( const TVectorD& mes ) {*fPMeasurement = mes;}
  73     void SetMeasurementCov( const TMatrixDSym& cov ) {*fPMeasurementCov = cov;}
  74     void SetState( const TVectorD& param ) {*fPX = param;}
  75     void SetStateCov (const TMatrixDSym& cov ) {*fPXcov = cov;}
  76     void SetSeed( const TVectorD& seed, const TMatrixDSym& seedCov ) {*fPX = seed; *fPXcov = seedCov; }
  77
  78     //Expert methods:
  79     Bool_t FindCosmicTrackletNumbersInEvent( TArrayI& outITStracksTArr, TArrayI& outTPCtracksTArr, const AliESDEvent* pEvent );
  80     Bool_t PrepareUpdate();
  81     Bool_t Update();
  82     void SetRefSurface( const Double_t x, const Double_t alpha );
  83     void PrintDebugInfo();
  84     void PrintCorrelationMatrix();
  85     void PrintCovarianceCorrection();
  86     void PrintSystemMatrix();
  87     void ResetCovariance( const Double_t number=0. );
  88     Double_t* GetStateArr() { return fPX->GetMatrixArray(); }
  89     Double_t* GetStateCovArr() { return fPXcov->GetMatrixArray(); }
  90     Double_t* GetMeasurementArr() { return fPMeasurement->GetMatrixArray(); }
  91     Double_t* GetMeasurementCovArr() { return fPMeasurementCov->GetMatrixArray(); }
  92     Double_t* GetDeltaArr() {return fDelta;}
  93     TH1D* GetMes0Hist() {return fPMes0Hist;}
  94     TH1D* GetMes1Hist() {return fPMes1Hist;}
  95     TH1D* GetMes2Hist() {return fPMes2Hist;}
  96     TH1D* GetMes3Hist() {return fPMes3Hist;}
  97     TH1D* GetMesErr0Hist() {return fPMesErr0Hist;}
  98     TH1D* GetMesErr1Hist() {return fPMesErr1Hist;}
  99     TH1D* GetMesErr2Hist() {return fPMesErr2Hist;}
 100     TH1D* GetMesErr3Hist() {return fPMesErr3Hist;}
 101     Bool_t SetCalibrationMode( Bool_t cp=kTRUE );
 102     void SetApplyCovarianceCorrection( const Bool_t s=kTRUE ) {fApplyCovarianceCorrection = s;}
 103     void SetOutRejSigma( const Double_t a=2. ) { fOutRejSigmas = a; }
 104     void SetRejectOutliers( const Bool_t r=kTRUE ) {fRejectOutliers = r;}
 105     void SetCovarianceCorrection( const TMatrixDSym& c ) {*fPMeasurementCovCorr = c;}
 106     void GetCovarianceCorrection( TMatrixDSym& c ) {c=*fPMeasurementCovCorr;}
 107     void SetTrackParams1( const AliExternalTrackParam* exparam );
 108     void SetTrackParams2( const AliExternalTrackParam* exparam );
 109     void SetMinPointsVol1( const Int_t min ) {fMinPointsVol1=min;}
 110     void SetMinPointsVol2( const Int_t min ) {fMinPointsVol2=min;}
 111     void SetRequireMatchInTPC( const Bool_t s=kTRUE ) {fRequireMatchInTPC = s;}
 112     void SetNHistogramBins( const Int_t n ) {fNHistogramBins = n;}
 113     void SetQ( const Double_t Q = 1e-10 ) { fQ = Q; }
 114     void SetMaxMatchingDistance( const Double_t m ) {fMaxMatchingDistance=m;}
 115     void SetMaxMatchingAngle( const Double_t m ) {fMaxMatchingAngle=m;}
 116     static Bool_t MisalignTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment );
 117     static void Angles( TVectorD &angles, const TMatrixD &rotmat );
 118     static void RotMat( TMatrixD& R, const TVectorD& angles );
 119     static void TMatrixDSym_from_TMatrixD( TMatrixDSym& matsym, const TMatrixD& mat );
 120
 121 protected:
 122     Bool_t UpdateCalibration();
 123     Bool_t UpdateEstimateKalman();
 124     Bool_t PrepareMeasurement();
 125     Bool_t PrepareSystemMatrix();
 126     Bool_t PredictMeasurement( TVectorD& z, const TVectorD& x );
 127     Bool_t IsOutlier( const TVectorD& update, const TMatrixDSym& covmatrix );
 128     Bool_t CalculateCovarianceCorrection();
 129
 130 private:
 131     static const Int_t fgkNMeasurementParams = 4;           //how many measurables
 132     static const Int_t fgkNSystemParams = 8;                //how many fit parameters
 133
 134     //Track parameters
 135     Double_t fAlpha;       //rotation angle between the local and global coordinate system like in AliExternalTrackParam
 136     Double_t fLocalX;      //local x coordinate of reference plane = r(global)
 137     const AliExternalTrackParam* fPTrackParam1;   //local track parameters (theta,phi,y,z)
 138     const AliExternalTrackParam* fPTrackParam2;   //local track parameters
 139
 140     //Kalman filter related stuff
 141     TVectorD* fPX; //System (fit) parameters (phi, theta, psi, x, y, z, driftcorr, driftoffset )
 142     TMatrixDSym* fPXcov; //covariance matrix of system parameters
 143     TMatrixD* fPH;      //System measurement matrix
 144     Double_t fQ;        //measure for system noise
 145     TVectorD* fPMeasurement; //the measurement vec for Kalman filter (theta,phi,x,z)
 146     TMatrixDSym* fPMeasurementCov; //measurement vec cvariance
 147     Double_t fOutRejSigmas; //number of sigmas for outlier rejection
 148     Double_t fDelta[fgkNSystemParams]; //array with differentials for calculating derivatives for every parameter(see PrepareSystemMatrix())
 149
 150     //Control
 151     Bool_t fRejectOutliers; //whether to do outlier rejection in the Kalman filter
 152     Bool_t fCalibrationMode;            //are we running in calibration mode?
 153     Bool_t fFillHistograms;     //whether to fill the histograms with residuals
 154     Bool_t fRequireMatchInTPC;  //when looking for a cosmic in event, require that TPC has 2 matching segments
 155     Bool_t fApplyCovarianceCorrection;         //add the correction to the covariance of measurement
 156     Bool_t fCuts;    //track cuts?
 157     Int_t fMinPointsVol1;   //mininum number of points in volume 1
 158     Int_t fMinPointsVol2;   //mininum number of points in volume 2
 159     Double_t fMinMom;       //min momentum of track for track cuts
 160     Double_t fMaxMom;       //max momentum of track for track cuts
 161     Double_t fMaxMatchingAngle; //cuts
 162     Double_t fMaxMatchingDistance; //cuts
 163
 164     //Counters
 165     Int_t fNTracks; //number of processed tracks
 166     Int_t fNUpdates; //number of successful Kalman updates
 167     Int_t fNOutliers; //number of outliers
 168     Int_t fNMatchedCosmics; //number of cosmic events with matching tracklets
 169     Int_t fNMatchedTPCtracklets;
 170     Int_t fNProcessedEvents; //number of processed events
 171
 172     //Calibration histograms
 173     Int_t fNHistogramBins;   //how many bins in control histograms
 174     TH1D* fPMes0Hist;  //histo of x measurement
 175     TH1D* fPMes1Hist;  //histo of y measurement
 176     TH1D* fPMes2Hist; //histo of phi measurement
 177     TH1D* fPMes3Hist; //histo of theta measurement
 178     TH1D* fPMesErr0Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 179     TH1D* fPMesErr1Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 180     TH1D* fPMesErr2Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 181     TH1D* fPMesErr3Hist;  //histogram of the covariance of a fit parameter, used in calibration
 182     TMatrixDSym* fPMeasurementCovCorr; //correction to be added to the measurement covariance
 183
 184     ClassDef(AliRelAlignerKalman,1)     //AliRelAlignerKalman class
 185 };
 186
 187 #endif
 188