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::FillClusterArray(TObjArray* /*array*/) const
 100 {
 101   // Publishes all pointers to clusters known to the tracker into the
 102   // passed object array.
 103   // The ownership is not transfered - the caller is not expected to delete
 104   // the clusters.
 105
 106   AliWarning("should be overriden by a sub-class.");
 107 }
 108
 109 //__________________________________________________________________________
 110 void AliTracker::CookLabel(AliKalmanTrack *t, Float_t wrong) const {
 111   //--------------------------------------------------------------------
 112   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
 113   //--------------------------------------------------------------------
 114   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 115   if (noc<1) return;
 116   Int_t *lb=new Int_t[noc];
 117   Int_t *mx=new Int_t[noc];
 118   AliCluster **clusters=new AliCluster*[noc];
 119
 120   Int_t i;
 121   for (i=0; i<noc; i++) {
 122      lb[i]=mx[i]=0;
 123      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 124      clusters[i]=GetCluster(index);
 125   }
 126
 127   Int_t lab=123456789;
 128   for (i=0; i<noc; i++) {
 129     AliCluster *c=clusters[i];
 130     lab=TMath::Abs(c->GetLabel(0));
 131     Int_t j;
 132     for (j=0; j<noc; j++) if (lb[j]==lab || mx[j]==0) break;
 133     lb[j]=lab;
 134     (mx[j])++;
 135   }
 136
 137   Int_t max=0;
 138   for (i=0; i<noc; i++) if (mx[i]>max) {max=mx[i]; lab=lb[i];}
 139
 140   for (i=0; i<noc; i++) {
 141     AliCluster *c=clusters[i];
 142     //if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 143     //    TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 144     if (TMath::Abs(c->GetLabel(0)!=lab))
 145         if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 146             TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 147   }
 148
 149   if ((1.- Float_t(max)/noc) > wrong) lab=-lab;
 150   t->SetFakeRatio((1.- Float_t(max)/noc));
 151   t->SetLabel(lab);
 152
 153   delete[] lb;
 154   delete[] mx;
 155   delete[] clusters;
 156 }
 157
 158 //____________________________________________________________________________
 159 void AliTracker::UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from) const {
 160   //------------------------------------------------------------------
 161   //This function marks clusters associated with the track.
 162   //------------------------------------------------------------------
 163   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 164   for (Int_t i=from; i<noc; i++) {
 165      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 166      AliCluster *c=GetCluster(index);
 167      c->Use();
 168   }
 169 }
 170
 171 Double_t AliTracker::GetBz(Float_t *r) {
 172   //------------------------------------------------------------------
 173   // Returns Bz (kG) at the point "r" .
 174   //------------------------------------------------------------------
 175     Float_t b[3]; fgkFieldMap->Field(r,b);
 176     Double_t bz=-Double_t(b[2]);
 177     return  (TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz);
 178 }
 179
 180 Double_t
 181 AliTracker::MeanMaterialBudget(Double_t *start,Double_t *end,Double_t *mparam)
 182 {
 183   //
 184   // Calculate mean material budget and material properties between
 185   //    the points "start" and "end".
 186   //
 187   // "mparam" - parameters used for the energy and multiple scattering
 188   //  corrections:
 189   //
 190   // mparam[0] - mean density: sum(x_i*rho_i)/sum(x_i) [g/cm3]
 191   // mparam[1] - equivalent rad length fraction: sum(x_i/X0_i) [adimensional]
 192   // mparam[2] - mean A: sum(x_i*A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 193   // mparam[3] - mean Z: sum(x_i*Z_i)/sum(x_i) [adimensional]
 194   // mparam[4] - length: sum(x_i) [cm]
 195   // mparam[5] - Z/A mean: sum(x_i*Z_i/A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 196   // mparam[6] - number of boundary crosses
 197   //
 198   //  Origin:  Marian Ivanov, Marian.Ivanov@cern.ch
 199   //
 200   //  Corrections and improvements by
 201   //        Andrea Dainese, Andrea.Dainese@lnl.infn.it,
 202   //        Andrei Gheata,  Andrei.Gheata@cern.ch
 203   //
 204
 205   mparam[0]=0; mparam[1]=1; mparam[2] =0; mparam[3] =0;
 206   mparam[4]=0; mparam[5]=0; mparam[6]=0;
 207   //
 208   Double_t bparam[6]; // total parameters
 209   Double_t lparam[6]; // local parameters
 210
 211   for (Int_t i=0;i<6;i++) bparam[i]=0;
 212
 213   if (!gGeoManager) {
 214     printf("ERROR: no TGeo\n");
 215     return 0.;
 216   }
 217   //
 218   Double_t length;
 219   Double_t dir[3];
 220   length = TMath::Sqrt((end[0]-start[0])*(end[0]-start[0])+
 221                        (end[1]-start[1])*(end[1]-start[1])+
 222                        (end[2]-start[2])*(end[2]-start[2]));
 223   mparam[4]=length;
 224   if (length<TGeoShape::Tolerance()) return 0.0;
 225   Double_t invlen = 1./length;
 226   dir[0] = (end[0]-start[0])*invlen;
 227   dir[1] = (end[1]-start[1])*invlen;
 228   dir[2] = (end[2]-start[2])*invlen;
 229
 230   // Initialize start point and direction
 231   TGeoNode *currentnode = 0;
 232   TGeoNode *startnode = gGeoManager->InitTrack(start, dir);
 233   //printf("%s length=%f\n",gGeoManager->GetPath(),length);
 234   if (!startnode) {
 235     AliErrorClass(Form("start point out of geometry: x %f, y %f, z %f",
 236                   start[0],start[1],start[2]));
 237     return 0.0;
 238   }
 239   TGeoMaterial *material = startnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 240   lparam[0]   = material->GetDensity();
 241   lparam[1]   = material->GetRadLen();
 242   lparam[2]   = material->GetA();
 243   lparam[3]   = material->GetZ();
 244   lparam[4]   = length;
 245   lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 246   if (material->IsMixture()) {
 247     TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 248     lparam[5] =0;
 249     Double_t sum =0;
 250     for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 251       sum  += mixture->GetWmixt()[iel];
 252       lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 253     }
 254     lparam[5]/=sum;
 255   }
 256
 257   // Locate next boundary within length without computing safety.
 258   // Propagate either with length (if no boundary found) or just cross boundary
 259   gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 260   Double_t step = 0.0; // Step made
 261   Double_t snext = gGeoManager->GetStep();
 262   // If no boundary within proposed length, return current density
 263   if (!gGeoManager->IsOnBoundary()) {
 264     mparam[0] = lparam[0];
 265     mparam[1] = lparam[4]/lparam[1];
 266     mparam[2] = lparam[2];
 267     mparam[3] = lparam[3];
 268     mparam[4] = lparam[4];
 269     return lparam[0];
 270   }
 271   // Try to cross the boundary and see what is next
 272   Int_t nzero = 0;
 273   while (length>TGeoShape::Tolerance()) {
 274     currentnode = gGeoManager->GetCurrentNode();
 275     if (snext<2.*TGeoShape::Tolerance()) nzero++;
 276     else nzero = 0;
 277     if (nzero>3) {
 278       // This means navigation has problems on one boundary
 279       // Try to cross by making a small step
 280       printf("ERROR: cannot cross boundary\n");
 281       mparam[0] = bparam[0]/step;
 282       mparam[1] = bparam[1];
 283       mparam[2] = bparam[2]/step;
 284       mparam[3] = bparam[3]/step;
 285       mparam[5] = bparam[5]/step;
 286       mparam[4] = step;
 287       mparam[0] = 0.;             // if crash of navigation take mean density 0
 288       mparam[1] = 1000000;        // and infinite rad length
 289       return bparam[0]/step;
 290     }
 291     mparam[6]+=1.;
 292     step += snext;
 293     bparam[1]    += snext/lparam[1];
 294     bparam[2]    += snext*lparam[2];
 295     bparam[3]    += snext*lparam[3];
 296     bparam[5]    += snext*lparam[5];
 297     bparam[0]    += snext*lparam[0];
 298
 299     if (snext>=length) break;
 300     if (!currentnode) break;
 301     length -= snext;
 302     //printf("%s snext=%f length=%f\n", currentnode->GetName(),snext,length);
 303     material = currentnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 304     lparam[0] = material->GetDensity();
 305     lparam[1]  = material->GetRadLen();
 306     lparam[2]  = material->GetA();
 307     lparam[3]  = material->GetZ();
 308     //printf("       %f %f %f %f\n",lparam[0],lparam[1],lparam[2],lparam[3]);
 309     lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 310     if (material->IsMixture()) {
 311       TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 312       lparam[5]=0;
 313       Double_t sum =0;
 314       for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 315         sum+= mixture->GetWmixt()[iel];
 316         lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 317       }
 318       lparam[5]/=sum;
 319     }
 320     gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 321     snext = gGeoManager->GetStep();
 322     //printf("snext %f\n",snext);
 323   }
 324   mparam[0] = bparam[0]/step;
 325   mparam[1] = bparam[1];
 326   mparam[2] = bparam[2]/step;
 327   mparam[3] = bparam[3]/step;
 328   mparam[5] = bparam[5]/step;
 329   return bparam[0]/step;
 330 }
 331
 332
 333 Bool_t
 334 AliTracker::PropagateTrackTo(AliExternalTrackParam *track, Double_t xToGo,
 335 Double_t mass, Double_t maxStep, Bool_t rotateTo, Double_t maxSnp){
 336   //----------------------------------------------------------------
 337   //
 338   // Propagates the track to the plane X=xk (cm) using the magnetic field map
 339   // and correcting for the crossed material.
 340   //
 341   // mass     - mass used in propagation - used for energy loss correction
 342   // maxStep  - maximal step for propagation
 343   //
 344   //  Origin: Marian Ivanov,  Marian.Ivanov@cern.ch
 345   //
 346   //----------------------------------------------------------------
 347   const Double_t kEpsilon = 0.00001;
 348   Double_t xpos     = track->GetX();
 349   Double_t dir      = (xpos<xToGo) ? 1.:-1.;
 350   //
 351   while ( (xToGo-xpos)*dir > kEpsilon){
 352     Double_t step = dir*TMath::Min(TMath::Abs(xToGo-xpos), maxStep);
 353     Double_t x    = xpos+step;
 354     Double_t xyz0[3],xyz1[3],param[7];
 355     track->GetXYZ(xyz0);   //starting global position
 356
 357     Double_t bz=GetBz(xyz0); // getting the local Bz
 358
 359     if (!track->GetXYZAt(x,bz,xyz1)) return kFALSE;   // no prolongation
 360     xyz1[2]+=kEpsilon; // waiting for bug correction in geo
 361
 362     if (TMath::Abs(track->GetSnpAt(x,bz)) >= maxSnp) return kFALSE;
 363     if (!track->PropagateTo(x,bz))  return kFALSE;
 364
 365     MeanMaterialBudget(xyz0,xyz1,param);
 366     Double_t xrho=param[0]*param[4], xx0=param[1];
 367
 368     if (!track->CorrectForMeanMaterial(xx0,xrho,mass)) return kFALSE;
 369     if (rotateTo){
 370       if (TMath::Abs(track->GetSnp()) >= maxSnp) return kFALSE;
 371       track->GetXYZ(xyz0);   // global position
 372       Double_t alphan = TMath::ATan2(xyz0[1], xyz0[0]);
 373       //
 374       Double_t ca=TMath::Cos(alphan-track->GetAlpha()),
 375                sa=TMath::Sin(alphan-track->GetAlpha());
 376       Double_t sf=track->GetSnp(), cf=TMath::Sqrt(1.- sf*sf);
 377       Double_t sinNew =  sf*ca - cf*sa;
 378       if (TMath::Abs(sinNew) >= maxSnp) return kFALSE;
 379       if (!track->Rotate(alphan)) return kFALSE;
 380     }
 381     xpos = track->GetX();
 382   }
 383   return kTRUE;
 384 }
 385
 386 void AliTracker::FillResiduals(const AliExternalTrackParam *t,
 387                               Double_t *p, Double_t *cov,
 388                               UShort_t id, Bool_t updated) {
 389   //
 390   // This function fills the histograms of residuals
 391   // The array of these histos is external for this AliTracker class.
 392   // Normally, this array belong to AliGlobalQADataMaker class.
 393   //
 394   if (!fFillResiduals) return;
 395   if (!fResiduals) return;
 396
 397   const Double_t *residuals=t->GetResiduals(p,cov,updated);
 398   if (!residuals) return;
 399
 400   TH1F *h=0;
 401   AliGeomManager::ELayerID layer=AliGeomManager::VolUIDToLayer(id);
 402   h=(TH1F*)fResiduals->At(2*layer-2);
 403   h->Fill(residuals[0]);
 404   h=(TH1F*)fResiduals->At(2*layer-1);
 405   h->Fill(residuals[1]);
 406
 407   if (layer==5) {
 408     if (p[1]<0)                      // Absolute residual
 409        h=(TH1F*)fResiduals->At(40);  // SSD1, C side
 410     else                             //
 411        h=(TH1F*)fResiduals->At(41);  // SSD1, A side
 412     h->Fill(residuals[1]);
 413   }
 414   if (layer==6) {
 415     if (p[1]<0)                      // Absolute residual
 416        h=(TH1F*)fResiduals->At(42);  // SSD2, C side
 417     else                             //
 418        h=(TH1F*)fResiduals->At(43);  // SSD2, A side
 419     h->Fill(residuals[1]);
 420   }
 421
 422 }
 423