STEER/AliTracker.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 AliTracker class
  20 //  that is the base for AliTPCtracker, AliITStrackerV2 and AliTRDtracker
  21 //        Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  22 //-------------------------------------------------------------------------
  23 #include <TClass.h>
  24 #include <TMath.h>
  25 #include <TH1F.h>
  26 #include <TGeoManager.h>
  27
  28 #include "AliMagF.h"
  29 #include "AliTracker.h"
  30 #include "AliGeomManager.h"
  31 #include "AliCluster.h"
  32 #include "AliKalmanTrack.h"
  33
  34 extern TGeoManager *gGeoManager;
  35
  36 Bool_t AliTracker::fgUniformField=kTRUE;
  37 Double_t AliTracker::fgBz=kAlmost0Field;
  38 const AliMagF *AliTracker::fgkFieldMap=0;
  39 Bool_t AliTracker::fFillResiduals=kFALSE;
  40 TObjArray *AliTracker::fResiduals=0;
  41
  42 ClassImp(AliTracker)
  43
  44 AliTracker::AliTracker():
  45   TObject(),
  46   fX(0),
  47   fY(0),
  48   fZ(0),
  49   fSigmaX(0.005),
  50   fSigmaY(0.005),
  51   fSigmaZ(0.010)
  52 {
  53   //--------------------------------------------------------------------
  54   // The default constructor.
  55   //--------------------------------------------------------------------
  56   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  57 }
  58
  59 //__________________________________________________________________________
  60 AliTracker::AliTracker(const AliTracker &atr):
  61   TObject(atr),
  62   fX(atr.fX),
  63   fY(atr.fY),
  64   fZ(atr.fZ),
  65   fSigmaX(atr.fSigmaX),
  66   fSigmaY(atr.fSigmaY),
  67   fSigmaZ(atr.fSigmaZ)
  68 {
  69   //--------------------------------------------------------------------
  70   // The default constructor.
  71   //--------------------------------------------------------------------
  72   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  73 }
  74
  75 //__________________________________________________________________________
  76 void AliTracker::SetFieldMap(const AliMagF* map, Bool_t uni) {
  77   //--------------------------------------------------------------------
  78   //This passes the field map to the reconstruction.
  79   //--------------------------------------------------------------------
  80   if (map==0) AliFatalClass("Can't access the field map !");
  81
  82   if (fgkFieldMap) {
  83      AliWarningClass("The magnetic field map has been already set !");
  84      return;
  85   }
  86
  87   fgUniformField=uni;
  88   fgkFieldMap=map;
  89
  90   //Float_t r[3]={0.,0.,0.},b[3]; map->Field(r,b);
  91   //Double_t bz=-b[2];
  92
  93   Double_t bz=-map->SolenoidField();
  94   fgBz=TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz;
  95
  96 }
  97
  98 //__________________________________________________________________________
  99 void AliTracker::CookLabel(AliKalmanTrack *t, Float_t wrong) const {
 100   //--------------------------------------------------------------------
 101   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
 102   //--------------------------------------------------------------------
 103   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 104   if (noc<1) return;
 105   Int_t *lb=new Int_t[noc];
 106   Int_t *mx=new Int_t[noc];
 107   AliCluster **clusters=new AliCluster*[noc];
 108
 109   Int_t i;
 110   for (i=0; i<noc; i++) {
 111      lb[i]=mx[i]=0;
 112      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 113      clusters[i]=GetCluster(index);
 114   }
 115
 116   Int_t lab=123456789;
 117   for (i=0; i<noc; i++) {
 118     AliCluster *c=clusters[i];
 119     lab=TMath::Abs(c->GetLabel(0));
 120     Int_t j;
 121     for (j=0; j<noc; j++) if (lb[j]==lab || mx[j]==0) break;
 122     lb[j]=lab;
 123     (mx[j])++;
 124   }
 125
 126   Int_t max=0;
 127   for (i=0; i<noc; i++) if (mx[i]>max) {max=mx[i]; lab=lb[i];}
 128
 129   for (i=0; i<noc; i++) {
 130     AliCluster *c=clusters[i];
 131     //if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 132     //    TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 133     if (TMath::Abs(c->GetLabel(0)!=lab))
 134         if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 135             TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 136   }
 137
 138   if ((1.- Float_t(max)/noc) > wrong) lab=-lab;
 139   t->SetFakeRatio((1.- Float_t(max)/noc));
 140   t->SetLabel(lab);
 141
 142   delete[] lb;
 143   delete[] mx;
 144   delete[] clusters;
 145 }
 146
 147 //____________________________________________________________________________
 148 void AliTracker::UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from) const {
 149   //------------------------------------------------------------------
 150   //This function marks clusters associated with the track.
 151   //------------------------------------------------------------------
 152   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 153   for (Int_t i=from; i<noc; i++) {
 154      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 155      AliCluster *c=GetCluster(index);
 156      c->Use();
 157   }
 158 }
 159
 160 Double_t AliTracker::GetBz(Float_t *r) {
 161   //------------------------------------------------------------------
 162   // Returns Bz (kG) at the point "r" .
 163   //------------------------------------------------------------------
 164     Float_t b[3]; fgkFieldMap->Field(r,b);
 165     Double_t bz=-Double_t(b[2]);
 166     return  (TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz);
 167 }
 168
 169 Double_t
 170 AliTracker::MeanMaterialBudget(Double_t *start,Double_t *end,Double_t *mparam)
 171 {
 172   //
 173   // Calculate mean material budget and material properties between
 174   //    the points "start" and "end".
 175   //
 176   // "mparam" - parameters used for the energy and multiple scattering
 177   //  corrections:
 178   //
 179   // mparam[0] - mean density: sum(x_i*rho_i)/sum(x_i) [g/cm3]
 180   // mparam[1] - equivalent rad length fraction: sum(x_i/X0_i) [adimensional]
 181   // mparam[2] - mean A: sum(x_i*A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 182   // mparam[3] - mean Z: sum(x_i*Z_i)/sum(x_i) [adimensional]
 183   // mparam[4] - length: sum(x_i) [cm]
 184   // mparam[5] - Z/A mean: sum(x_i*Z_i/A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 185   // mparam[6] - number of boundary crosses
 186   //
 187   //  Origin:  Marian Ivanov, Marian.Ivanov@cern.ch
 188   //
 189   //  Corrections and improvements by
 190   //        Andrea Dainese, Andrea.Dainese@lnl.infn.it,
 191   //        Andrei Gheata,  Andrei.Gheata@cern.ch
 192   //
 193
 194   mparam[0]=0; mparam[1]=1; mparam[2] =0; mparam[3] =0;
 195   mparam[4]=0; mparam[5]=0; mparam[6]=0;
 196   //
 197   Double_t bparam[6]; // total parameters
 198   Double_t lparam[6]; // local parameters
 199
 200   for (Int_t i=0;i<6;i++) bparam[i]=0;
 201
 202   if (!gGeoManager) {
 203     printf("ERROR: no TGeo\n");
 204     return 0.;
 205   }
 206   //
 207   Double_t length;
 208   Double_t dir[3];
 209   length = TMath::Sqrt((end[0]-start[0])*(end[0]-start[0])+
 210                        (end[1]-start[1])*(end[1]-start[1])+
 211                        (end[2]-start[2])*(end[2]-start[2]));
 212   mparam[4]=length;
 213   if (length<TGeoShape::Tolerance()) return 0.0;
 214   Double_t invlen = 1./length;
 215   dir[0] = (end[0]-start[0])*invlen;
 216   dir[1] = (end[1]-start[1])*invlen;
 217   dir[2] = (end[2]-start[2])*invlen;
 218
 219   // Initialize start point and direction
 220   TGeoNode *currentnode = 0;
 221   TGeoNode *startnode = gGeoManager->InitTrack(start, dir);
 222   //printf("%s length=%f\n",gGeoManager->GetPath(),length);
 223   if (!startnode) {
 224     AliErrorClass(Form("start point out of geometry: x %f, y %f, z %f",
 225                   start[0],start[1],start[2]));
 226     return 0.0;
 227   }
 228   TGeoMaterial *material = startnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 229   lparam[0]   = material->GetDensity();
 230   lparam[1]   = material->GetRadLen();
 231   lparam[2]   = material->GetA();
 232   lparam[3]   = material->GetZ();
 233   lparam[4]   = length;
 234   lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 235   if (material->IsMixture()) {
 236     TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 237     lparam[5] =0;
 238     Double_t sum =0;
 239     for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 240       sum  += mixture->GetWmixt()[iel];
 241       lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 242     }
 243     lparam[5]/=sum;
 244   }
 245
 246   // Locate next boundary within length without computing safety.
 247   // Propagate either with length (if no boundary found) or just cross boundary
 248   gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 249   Double_t step = 0.0; // Step made
 250   Double_t snext = gGeoManager->GetStep();
 251   // If no boundary within proposed length, return current density
 252   if (!gGeoManager->IsOnBoundary()) {
 253     mparam[0] = lparam[0];
 254     mparam[1] = lparam[4]/lparam[1];
 255     mparam[2] = lparam[2];
 256     mparam[3] = lparam[3];
 257     mparam[4] = lparam[4];
 258     return lparam[0];
 259   }
 260   // Try to cross the boundary and see what is next
 261   Int_t nzero = 0;
 262   while (length>TGeoShape::Tolerance()) {
 263     currentnode = gGeoManager->GetCurrentNode();
 264     if (snext<2.*TGeoShape::Tolerance()) nzero++;
 265     else nzero = 0;
 266     if (nzero>3) {
 267       // This means navigation has problems on one boundary
 268       // Try to cross by making a small step
 269       printf("ERROR: cannot cross boundary\n");
 270       mparam[0] = bparam[0]/step;
 271       mparam[1] = bparam[1];
 272       mparam[2] = bparam[2]/step;
 273       mparam[3] = bparam[3]/step;
 274       mparam[5] = bparam[5]/step;
 275       mparam[4] = step;
 276       mparam[0] = 0.;             // if crash of navigation take mean density 0
 277       mparam[1] = 1000000;        // and infinite rad length
 278       return bparam[0]/step;
 279     }
 280     mparam[6]+=1.;
 281     step += snext;
 282     bparam[1]    += snext/lparam[1];
 283     bparam[2]    += snext*lparam[2];
 284     bparam[3]    += snext*lparam[3];
 285     bparam[5]    += snext*lparam[5];
 286     bparam[0]    += snext*lparam[0];
 287
 288     if (snext>=length) break;
 289     if (!currentnode) break;
 290     length -= snext;
 291     //printf("%s snext=%f length=%f\n", currentnode->GetName(),snext,length);
 292     material = currentnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 293     lparam[0] = material->GetDensity();
 294     lparam[1]  = material->GetRadLen();
 295     lparam[2]  = material->GetA();
 296     lparam[3]  = material->GetZ();
 297     //printf("       %f %f %f %f\n",lparam[0],lparam[1],lparam[2],lparam[3]);
 298     lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 299     if (material->IsMixture()) {
 300       TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 301       lparam[5]=0;
 302       Double_t sum =0;
 303       for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 304         sum+= mixture->GetWmixt()[iel];
 305         lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 306       }
 307       lparam[5]/=sum;
 308     }
 309     gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 310     snext = gGeoManager->GetStep();
 311     //printf("snext %f\n",snext);
 312   }
 313   mparam[0] = bparam[0]/step;
 314   mparam[1] = bparam[1];
 315   mparam[2] = bparam[2]/step;
 316   mparam[3] = bparam[3]/step;
 317   mparam[5] = bparam[5]/step;
 318   return bparam[0]/step;
 319 }
 320
 321
 322 Bool_t
 323 AliTracker::PropagateTrackTo(AliExternalTrackParam *track, Double_t xToGo,
 324 Double_t mass, Double_t maxStep, Bool_t rotateTo, Double_t maxSnp){
 325   //----------------------------------------------------------------
 326   //
 327   // Propagates the track to the plane X=xk (cm) using the magnetic field map
 328   // and correcting for the crossed material.
 329   //
 330   // mass     - mass used in propagation - used for energy loss correction
 331   // maxStep  - maximal step for propagation
 332   //
 333   //  Origin: Marian Ivanov,  Marian.Ivanov@cern.ch
 334   //
 335   //----------------------------------------------------------------
 336   const Double_t kEpsilon = 0.00001;
 337   Double_t xpos     = track->GetX();
 338   Double_t dir      = (xpos<xToGo) ? 1.:-1.;
 339   //
 340   while ( (xToGo-xpos)*dir > kEpsilon){
 341     Double_t step = dir*TMath::Min(TMath::Abs(xToGo-xpos), maxStep);
 342     Double_t x    = xpos+step;
 343     Double_t xyz0[3],xyz1[3],param[7];
 344     track->GetXYZ(xyz0);   //starting global position
 345
 346     Double_t bz=GetBz(xyz0); // getting the local Bz
 347
 348     if (!track->GetXYZAt(x,bz,xyz1)) return kFALSE;   // no prolongation
 349     xyz1[2]+=kEpsilon; // waiting for bug correction in geo
 350
 351     if (TMath::Abs(track->GetSnpAt(x,bz)) >= maxSnp) return kFALSE;
 352     if (!track->PropagateTo(x,bz))  return kFALSE;
 353
 354     MeanMaterialBudget(xyz0,xyz1,param);
 355     Double_t xrho=param[0]*param[4], xx0=param[1];
 356
 357     if (!track->CorrectForMeanMaterial(xx0,xrho,mass)) return kFALSE;
 358     if (rotateTo){
 359       if (TMath::Abs(track->GetSnp()) >= maxSnp) return kFALSE;
 360       track->GetXYZ(xyz0);   // global position
 361       Double_t alphan = TMath::ATan2(xyz0[1], xyz0[0]);
 362       //
 363       Double_t ca=TMath::Cos(alphan-track->GetAlpha()),
 364                sa=TMath::Sin(alphan-track->GetAlpha());
 365       Double_t sf=track->GetSnp(), cf=TMath::Sqrt(1.- sf*sf);
 366       Double_t sinNew =  sf*ca - cf*sa;
 367       if (TMath::Abs(sinNew) >= maxSnp) return kFALSE;
 368       if (!track->Rotate(alphan)) return kFALSE;
 369     }
 370     xpos = track->GetX();
 371   }
 372   return kTRUE;
 373 }
 374
 375 void AliTracker::FillResiduals(const AliExternalTrackParam *t,
 376                               Double_t *p, Double_t *cov,
 377                               UShort_t id, Bool_t updated) {
 378   //
 379   // This function fills the histograms of residuals
 380   // The array of these histos is external for this AliTracker class.
 381   // Normally, this array belong to AliGlobalQADataMaker class.
 382   //
 383   if (!fFillResiduals) return;
 384   if (!fResiduals) return;
 385
 386   const Double_t *residuals=t->GetResiduals(p,cov,updated);
 387   if (!residuals) return;
 388
 389   TH1F *h=0;
 390   AliGeomManager::ELayerID layer=AliGeomManager::VolUIDToLayer(id);
 391   h=(TH1F*)fResiduals->At(2*layer-2);
 392   h->Fill(residuals[0]);
 393   h=(TH1F*)fResiduals->At(2*layer-1);
 394   h->Fill(residuals[1]);
 395 }
 396