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 <TVectorD.h>
  18 #include <TMatrix.h>
  19
  20 class TObject;
  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     Bool_t AddTrackParams( const AliExternalTrackParam* p1, const AliExternalTrackParam* p2 );
  36
  37     void Print(Option_t* option="") const;
  38
  39     Double_t GetPsi() const {return (*fPX)(0);}
  40     Double_t GetTheta() const {return (*fPX)(1);}
  41     Double_t GetPhi() const {return (*fPX)(2);}
  42     Double_t GetX() const {return (*fPX)(3);}
  43     Double_t GetY() const {return (*fPX)(4);}
  44     Double_t GetZ() const {return (*fPX)(5);}
  45     Double_t GetTPCvdCorr() const {return (*fPX)(6);}
  46     Double_t GetTPCt0() const {return (*fPX)(7);}
  47     Double_t GetTPCvdY() const {if (fgkNSystemParams>8) return (*fPX)(8); else return 0.0;}
  48     Double_t GetPsiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(0,0));}
  49     Double_t GetThetaErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(1,1));}
  50     Double_t GetPhiErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(2,2));}
  51     Double_t GetXErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(3,3));}
  52     Double_t GetYErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(4,4));}
  53     Double_t GetZErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(5,5));}
  54     Double_t GetTPCvdCorrErr() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(6,6));}
  55     Double_t GetTPCt0Err() const {return TMath::Sqrt((*fPXcov)(7,7));}
  56     Double_t GetTPCvdYErr() const {if (fgkNSystemParams>8) return TMath::Sqrt((*fPXcov)(8,8)); else return 0.0;}
  57     void GetMeasurement( TVectorD& mes ) const { mes = *fPMeasurement; }
  58     TVectorD* GetMeasurement() { return fPMeasurement; }
  59     void GetMeasurementCov( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPMeasurementCov; }
  60     void SetMeasurement( const TVectorD& mes ) {*fPMeasurement = mes;}
  61     void SetMeasurementCov( const TMatrixDSym& cov ) {*fPMeasurementCov = cov;}
  62     TMatrixDSym* GetMeasurementCov() const { return fPMeasurementCov; }
  63     void GetState( TVectorD& state ) const { state = *fPX; }
  64     TVectorD* GetState() const { return fPX; }
  65     void GetStateCov ( TMatrixDSym& cov ) const { cov = *fPXcov; }
  66     void SetState( const TVectorD& param ) {*fPX = param;}
  67     void SetStateCov (const TMatrixDSym& cov ) {*fPXcov = cov;}
  68     TMatrixDSym* GetStateCov() const { return fPXcov; }
  69     void GetSeed( TVectorD& seed, TMatrixDSym& seedCov ) const { seed = *fPX; seedCov = *fPXcov; }
  70     void SetSeed( const TVectorD& seed, const TMatrixDSym& seedCov ) {*fPX = seed; *fPXcov = seedCov; }
  71     Bool_t Merge( const AliRelAlignerKalman* al );
  72
  73     //Expert methods:
  74     Bool_t AddESDevent( const AliESDEvent* pEvent );
  75     Bool_t AddESDtrack( const AliESDtrack* pTrack );
  76     void SetMagField( const Double_t f ) { fMagField=f; }
  77     Double_t GetMagField() const { return fMagField; }
  78     Bool_t FindCosmicTrackletNumbersInEvent( TArrayI& outITStracksTArr, TArrayI& outTPCtracksTArr, const AliESDEvent* pEvent );
  79     Bool_t Update();
  80     void SetRefSurface( const Double_t x, const Double_t alpha );
  81     void PrintCorrelationMatrix();
  82     //void PrintCovarianceCorrection();
  83     void PrintSystemMatrix();
  84     void Reset();
  85     void ResetCovariance( const Double_t number=0. );
  86     void ResetTPCparamsCovariance( const Double_t number=0. );
  87     Double_t* GetStateArr() const { return fPX->GetMatrixArray(); }
  88     Double_t* GetStateCovArr() const { return fPXcov->GetMatrixArray(); }
  89     Double_t* GetMeasurementArr() const { return fPMeasurement->GetMatrixArray(); }
  90     Double_t* GetMeasurementCovArr() const { return fPMeasurementCov->GetMatrixArray(); }
  91     TMatrixD* GetH() const { return fPH; }
  92     const Double_t* GetDeltaArr() const {return fDelta;}
  93     void SetNumericalParanoia( const Bool_t mode=kFALSE ) { fNumericalParanoia=mode; }
  94     void SetCorrectionMode( const Bool_t mode=kTRUE ) { fCorrectionMode=mode; }
  95     void SetOutRejSigma( const Double_t a=2. ) { fOutRejSigmas = a; }
  96     void SetRejectOutliers( const Bool_t r=kTRUE ) {fRejectOutliers = r;}
  97     Bool_t SetTrackParams( const AliExternalTrackParam* exparam1, const AliExternalTrackParam* exparam2 );
  98     const AliExternalTrackParam* GetTrackParams1() const {return fPTrackParamArr1;}
  99     const AliExternalTrackParam* GetTrackParams2() const {return fPTrackParamArr2;}
 100     void SetMinPointsVol1( const Int_t min ) {fMinPointsVol1=min;}
 101     void SetMinPointsVol2( const Int_t min ) {fMinPointsVol2=min;}
 102     void SetRequireMatchInTPC( const Bool_t s=kTRUE ) {fRequireMatchInTPC = s;}
 103     void SetQ( const Double_t Q = 1e-10 ) { fQ = Q; }
 104     void SetMaxMatchingDistance( const Double_t m ) {fMaxMatchingDistance=m;}
 105     void SetMaxMatchingAngle( const Double_t m ) {fMaxMatchingAngle=m;}
 106     void SetTPCvd( const Float_t v ) {fTPCvd=v;}
 107     void SetTPCZLengthA( const Double_t l ) {fTPCZLengthA=l;}
 108     void SetTPCZLengthC( const Double_t l ) {fTPCZLengthC=l;}
 109     Bool_t CorrectTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment ) const;
 110     Bool_t MisalignTrack( AliExternalTrackParam* tr, const TVectorD& misalignment ) const;
 111     static void Angles( TVectorD &angles, const TMatrixD &rotmat );
 112     static void RotMat( TMatrixD& R, const TVectorD& angles );
 113     static void TMatrixDSymFromTMatrixD( TMatrixDSym& matsym, const TMatrixD& mat );
 114     Bool_t IsPositiveDefinite( const TMatrixD& mat ) const;
 115     void SetTimeStamp( const UInt_t ts ) { fTimeStamp = ts; }
 116     UInt_t GetTimeStamp() const {return fTimeStamp;}
 117     void SetRunNumber( const Int_t rn ) { fRunNumber = rn; }
 118     Int_t GetRunNumber() const {return fRunNumber;}
 119     Int_t Compare(const TObject *obj) const;
 120     Bool_t IsSortable() const { return kTRUE; }
 121
 122 protected:
 123     Bool_t UpdateEstimateKalman();
 124     Bool_t PrepareMeasurement();
 125     Bool_t PrepareSystemMatrix();
 126     Bool_t PreparePrediction();
 127     Bool_t PredictMeasurement( TVectorD& z, const TVectorD& x );
 128     Bool_t IsOutlier( const TVectorD& update, const TMatrixDSym& covmatrix );
 129
 130 private:
 131     static const Int_t fgkNTracksPerMeasurement=1;        //how many tracks for one update
 132     static const Int_t fgkNMeasurementParams=4;           //how many measurables
 133     static const Int_t fgkNSystemParams=9;                //how many fit parameters
 134
 135     //Track parameters
 136     Double_t fAlpha;       //!rotation angle between the local and global coordinate system like in AliExternalTrackParam
 137     Double_t fLocalX;      //!local x coordinate of reference plane = r(global)
 138     AliExternalTrackParam* fPTrackParamArr1;   //!local track parameters
 139     AliExternalTrackParam* fPTrackParamArr2;   //!local track parameters
 140     Double_t fMagField; //!magnetic field
 141
 142     //Kalman filter related stuff
 143     TVectorD* fPX; //System (fit) parameters (phi, theta, psi, x, y, z, driftcorr, driftoffset )
 144     TMatrixDSym* fPXcov; //covariance matrix of system parameters
 145     TMatrixD* fPH;      //!System measurement matrix
 146     Double_t fQ;        //!measure for system noise
 147     TVectorD* fPMeasurement; //!the measurement vec for Kalman filter (theta,phi,x,z)
 148     TMatrixDSym* fPMeasurementCov; //!measurement vec cvariance
 149     TVectorD* fPMeasurementPrediction; //!prediction of the measurement
 150     Double_t fOutRejSigmas; //number of sigmas for outlier rejection
 151     Double_t fDelta[fgkNSystemParams]; //array with differentials for calculating derivatives for every parameter(see PrepareSystemMatrix())
 152
 153     //Control
 154     Bool_t fNumericalParanoia; //!whether to perform additional checks for numerical stability
 155     Bool_t fRejectOutliers; //!whether to do outlier rejection in the Kalman filter
 156     Bool_t fRequireMatchInTPC;  //!when looking for a cosmic in event, require that TPC has 2 matching segments
 157     Bool_t fCuts;    //!track cuts?
 158     Int_t fMinPointsVol1;   //!mininum number of points in volume 1
 159     Int_t fMinPointsVol2;   //!mininum number of points in volume 2
 160     Double_t fMinMom;       //!min momentum of track for track cuts
 161     Double_t fMaxMom;       //!max momentum of track for track cuts
 162     Double_t fMaxMatchingAngle; //!cuts
 163     Double_t fMaxMatchingDistance; //!cuts
 164     Bool_t fCorrectionMode; //calculate corrective transform for TPC (or monitor actual TPC misal params)
 165
 166     //Counters
 167     Int_t fNTracks; //number of processed tracks
 168     Int_t fNUpdates; //number of successful Kalman updates
 169     Int_t fNOutliers; //number of outliers
 170     Int_t fNMatchedCosmics; //number of cosmic events with matching tracklets (good cosmics)
 171     Int_t fNMatchedTPCtracklets;//number of cosmic events with 2 matching TPC tracklets
 172     Int_t fNProcessedEvents; //number of processed events
 173     Int_t fTrackInBuffer; //!number of tracks in buffer
 174     UInt_t fTimeStamp;    //time stamp
 175     Int_t fRunNumber;    //run number
 176
 177     //TPC stuff
 178     Double_t fTPCvd; //TPC drift velocity
 179     Double_t fTPCZLengthA; //TPC length side A
 180     Double_t fTPCZLengthC; //TPC length side C
 181
 182     ClassDef(AliRelAlignerKalman,2)     //AliRelAlignerKalman class
 183 };
 184
 185 #endif
 186