TOF/AliTOFtracker.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 // AliTOFtracker Class
  16 // Task: Perform association of the ESD tracks to TOF Clusters
  17 // and Update ESD track with associated TOF Cluster parameters
  18 //
  19 // -- Authors : S. Arcelli, C. Zampolli (Bologna University and INFN)
  20 // -- Contacts: Annalisa.De.Caro@cern.ch
  21 // --         : Chiara.Zampolli@bo.infn.it
  22 // --         : Silvia.Arcelli@bo.infn.it
  23 //--------------------------------------------------------------------
  24
  25 #include "AliTOFtracker.h"
  26 #include "AliTOFtrack.h"
  27 #include "TClonesArray.h"
  28 #include "TError.h"
  29 #include "AliTOFdigit.h"
  30 #include "AliTOFGeometry.h"
  31 #include "AliTOF.h"
  32 #include "AliRun.h"
  33 #include "AliModule.h"
  34
  35 ClassImp(AliTOFtracker)
  36
  37 //_____________________________________________________________________________
  38 AliTOFtracker::AliTOFtracker(AliTOFGeometry * geom, Double_t parPID[2]) {
  39   //AliTOFtracker main Ctor
  40
  41   fHoles=true;
  42   fNseeds=0;
  43   fNseedsTOF=0;
  44   fngoodmatch=0;
  45   fnbadmatch=0;
  46   fnunmatch=0;
  47   fnmatch=0;
  48   fGeom = geom;
  49   fTOFpid = new AliTOFpidESD(parPID);
  50   fR=378.;
  51   fTOFHeigth=15.3;
  52   fdCut=3.;
  53   fDy=AliTOFGeometry::XPad();
  54   fDz=AliTOFGeometry::ZPad();
  55   fDx=1.5;
  56   fSeeds=0x0;
  57   fTracks=0x0;
  58   fN=0;
  59   Init(); // temporary solution to know about Holes/no Holes
  60 }
  61 //_____________________________________________________________________________
  62 AliTOFtracker::AliTOFtracker(const AliTOFtracker &t):AliTracker() {
  63   //AliTOFtracker copy Ctor
  64
  65   fHoles=t.fHoles;
  66   fNseeds=t.fNseeds;
  67   fNseedsTOF=t.fNseedsTOF;
  68   fngoodmatch=t.fngoodmatch;
  69   fnbadmatch=t.fnbadmatch;
  70   fnunmatch=t.fnunmatch;
  71   fnmatch=t.fnmatch;
  72   fGeom = t.fGeom;
  73   fTOFpid = t.fTOFpid;
  74   fR=t.fR;
  75   fTOFHeigth=t.fTOFHeigth;
  76   fdCut=t.fdCut;
  77   fDy=t.fDy;
  78   fDz=t.fDz;
  79   fDx=1.5;
  80   fSeeds=t.fSeeds;
  81   fTracks=t.fTracks;
  82   fN=t.fN;
  83 }
  84 //_____________________________________________________________________________
  85 void AliTOFtracker::Init() {
  86
  87 // temporary solution to know about Holes/no Holes, will be implemented as
  88 // an AliTOFGeometry getter
  89
  90   AliModule* frame=gAlice->GetModule("FRAME");
  91
  92   if(!frame) {
  93     Error("Init","Could Not load FRAME! Assume Frame with Holes \n");
  94     fHoles=true;
  95   } else{
  96     if(frame->IsVersion()==1) {fHoles=false;}
  97     else {fHoles=true;}
  98   }
  99 }
 100 //_____________________________________________________________________________
 101 Int_t AliTOFtracker::PropagateBack(AliESD* event) {
 102   //
 103   // Gets seeds from ESD event and Match with TOF Clusters
 104   //
 105
 106
 107   //Initialise some counters
 108
 109   fNseeds=0;
 110   fNseedsTOF=0;
 111   fngoodmatch=0;
 112   fnbadmatch=0;
 113   fnunmatch=0;
 114   fnmatch=0;
 115
 116   Int_t ntrk=event->GetNumberOfTracks();
 117   fNseeds = ntrk;
 118   fSeeds= new TClonesArray("AliESDtrack");
 119   TClonesArray &aESDTrack = *fSeeds;
 120
 121
 122   //Load ESD tracks into a local Array of ESD Seeds
 123
 124   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
 125     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
 126     new(aESDTrack[i]) AliESDtrack(*t);
 127   }
 128
 129   //Prepare ESD tracks candidates for TOF Matching
 130   CollectESD();
 131
 132   //First Step with Strict Matching Criterion
 133   MatchTracks(kFALSE);
 134
 135   //Second Step with Looser Matching Criterion
 136   MatchTracks(kTRUE);
 137
 138   Info("PropagateBack","Number of matched tracks: %d",fnmatch);
 139   Info("PropagateBack","Number of good matched tracks: %d",fngoodmatch);
 140   Info("PropagateBack","Number of bad  matched tracks: %d",fnbadmatch);
 141
 142   //Update the matched ESD tracks
 143
 144   for (Int_t i=0; i<ntrk; i++) {
 145     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
 146     AliESDtrack *seed =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
 147     if(seed->GetTOFsignal()>0){
 148       t->SetTOFsignal(seed->GetTOFsignal());
 149       t->SetTOFcluster(seed->GetTOFcluster());
 150       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*seed);
 151       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 152       delete track;
 153     }
 154   }
 155
 156
 157   //Make TOF PID
 158   fTOFpid->MakePID(event);
 159
 160   if (fSeeds) {
 161     fSeeds->Delete();
 162     delete fSeeds;
 163     fSeeds = 0x0;
 164   }
 165   if (fTracks) {
 166     fTracks->Delete();
 167     delete fTracks;
 168     fTracks = 0x0;
 169   }
 170   return 0;
 171
 172 }
 173 //_________________________________________________________________________
 174 void AliTOFtracker::CollectESD() {
 175    //prepare the set of ESD tracks to be matched to clusters in TOF
 176
 177   fTracks= new TClonesArray("AliTOFtrack");
 178   TClonesArray &aTOFTrack = *fTracks;
 179   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
 180
 181     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
 182     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCout)==0)continue;
 183
 184     // TRD good tracks, already propagated at 371 cm
 185
 186     if (
 187         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDout)!=0) &&
 188         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDStop)==0)){
 189       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
 190       track->SetSeedIndex(i);
 191       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 192       new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
 193       fNseedsTOF++;
 194       delete track;
 195     }
 196
 197     // Propagate the rest of TPCbp
 198
 199     else {
 200       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
 201       if(track->PropagateToInnerTOF(fHoles)){ // temporary solution
 202         //      if(track->PropagateToInnerTOF(fGeom->GetHoles())){
 203         track->SetSeedIndex(i);
 204         t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 205         new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
 206         fNseedsTOF++;
 207       }
 208       delete track;
 209     }
 210   }
 211
 212   // Sort according uncertainties on track position
 213   fTracks->Sort();
 214
 215 }
 216 //_________________________________________________________________________
 217 void AliTOFtracker::MatchTracks( Bool_t mLastStep){
 218
 219   //Match ESD tracks to clusters in TOF
 220
 221   static const Double_t kMasses[]={
 222     0.000511, 0.105658, 0.139570, 0.493677, 0.938272, 1.875613
 223   };
 224
 225   Int_t nSteps=(Int_t)(fTOFHeigth/0.1);
 226
 227   //PH Arrays (moved outside of the loop)
 228   Float_t * trackPos[4];
 229   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) trackPos[ii] = new Float_t[nSteps];
 230   Int_t * clind[6];
 231   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) clind[ii] = new Int_t[fN];
 232
 233   for (Int_t i=0; i<fNseedsTOF; i++) {
 234
 235     AliTOFtrack *track =(AliTOFtrack*)fTracks->UncheckedAt(i);
 236     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(track->GetSeedIndex());
 237     if(t->GetTOFsignal()>0. ) continue;
 238     AliTOFtrack *trackTOFin =new AliTOFtrack(*track);
 239
 240     // Some init
 241
 242     Int_t         index[10000];
 243     Float_t        dist[10000];
 244     Float_t       cxpos[10000];
 245     Float_t       crecL[10000];
 246
 247     // Determine a window around the track
 248
 249     Double_t x,par[5];
 250     trackTOFin->GetExternalParameters(x,par);
 251     Double_t cov[15];
 252     trackTOFin->GetExternalCovariance(cov);
 253     Float_t scalefact=3.;
 254     Double_t dphi=
 255       scalefact*
 256       ((5*TMath::Sqrt(cov[0]) + 0.5*fDy + 2.5*TMath::Abs(par[2]))/fR);
 257     Double_t dz=
 258       scalefact*
 259       (5*TMath::Sqrt(cov[2]) + 0.5*fDz + 2.5*TMath::Abs(par[3]));
 260
 261     Double_t phi=TMath::ATan2(par[0],x) + trackTOFin->GetAlpha();
 262     if (phi<-TMath::Pi())phi+=2*TMath::Pi();
 263     if (phi>=TMath::Pi())phi-=2*TMath::Pi();
 264     Double_t z=par[1];
 265
 266     Int_t nc=0;
 267
 268     // find the clusters in the window of the track
 269
 270     for (Int_t k=FindClusterIndex(z-dz); k<fN; k++) {
 271       AliTOFcluster *c=fClusters[k];
 272       if (c->GetZ() > z+dz) break;
 273       if (c->IsUsed()) continue;
 274
 275       Double_t dph=TMath::Abs(c->GetPhi()-phi);
 276       if (dph>TMath::Pi()) dph-=2.*TMath::Pi();
 277       if (TMath::Abs(dph)>dphi) continue;
 278
 279       clind[0][nc] = c->GetDetInd(0);
 280       clind[1][nc] = c->GetDetInd(1);
 281       clind[2][nc] = c->GetDetInd(2);
 282       clind[3][nc] = c->GetDetInd(3);
 283       clind[4][nc] = c->GetDetInd(4);
 284       clind[5][nc] = k;
 285       nc++;
 286     }
 287
 288     //start fine propagation
 289
 290     Int_t nStepsDone = 0;
 291     for( Int_t istep=0; istep<nSteps; istep++){
 292
 293       Float_t xs=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1;
 294       Double_t ymax=xs*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
 295
 296       Bool_t skip=kFALSE;
 297       Double_t ysect=trackTOFin->GetYat(xs,skip);
 298       if(skip)break;
 299       if (ysect > ymax) {
 300         if (!trackTOFin->Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 301           break;
 302         }
 303       } else if (ysect <-ymax) {
 304         if (!trackTOFin->Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 305           break;
 306         }
 307       }
 308
 309       if(!trackTOFin->PropagateTo(xs)) {
 310         break;
 311       }
 312
 313       nStepsDone++;
 314
 315       // store the running point (Globalrf) - fine propagation
 316
 317       Double_t x,y,z;
 318       trackTOFin->GetGlobalXYZ(x,y,z);
 319       trackPos[0][istep]= (Float_t) x;
 320       trackPos[1][istep]= (Float_t) y;
 321       trackPos[2][istep]= (Float_t) z;
 322       trackPos[3][istep]= trackTOFin->GetIntegratedLength();
 323     }
 324
 325
 326     Int_t nfound = 0;
 327     for (Int_t istep=0; istep<nStepsDone; istep++) {
 328
 329       Bool_t isInside =kFALSE;
 330       Float_t ctrackPos[3];
 331
 332       ctrackPos[0]= trackPos[0][istep];
 333       ctrackPos[1]= trackPos[1][istep];
 334       ctrackPos[2]= trackPos[2][istep];
 335
 336       //now see whether the track matches any of the TOF clusters
 337
 338       for (Int_t i=0; i<nc; i++){
 339         Int_t cind[5];
 340         cind[0]= clind[0][i];
 341         cind[1]= clind[1][i];
 342         cind[2]= clind[2][i];
 343         cind[3]= clind[3][i];
 344         cind[4]= clind[4][i];
 345         Bool_t accept = kFALSE;
 346         if( mLastStep)accept = (fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos)<fdCut);
 347         if(!mLastStep)accept = (fGeom->IsInsideThePad(cind,ctrackPos));
 348         if(accept){
 349           if(!mLastStep)isInside=kTRUE;
 350           dist[nfound]=fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos);
 351           crecL[nfound]=trackPos[3][istep];
 352           index[nfound]=clind[5][i]; // store cluster id
 353           cxpos[nfound]=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1; //store prop.radius
 354           nfound++;
 355           if(isInside)break;
 356         }//end if accept
 357       } //end for on the clusters
 358
 359
 360       if(isInside)break;
 361     } //end for on the steps
 362
 363
 364
 365     if (nfound == 0 ) {
 366       fnunmatch++;
 367       delete trackTOFin;
 368       continue;
 369     }
 370
 371     fnmatch++;
 372
 373     // now choose the cluster to be matched with the track.
 374
 375     Int_t idclus=0;
 376     Float_t  recL = 0.;
 377     Float_t  xpos=0.;
 378     Float_t  mindist=1000.;
 379     for (Int_t iclus= 0; iclus<nfound;iclus++){
 380       if (dist[iclus]< mindist){
 381         mindist = dist[iclus];
 382         xpos = cxpos[iclus];
 383         idclus =index[iclus];
 384         recL=crecL[iclus]+fDx*0.5;
 385       }
 386     }
 387
 388     AliTOFcluster *c=fClusters[idclus];
 389     c->Use();
 390
 391     // Track length correction for matching Step 2
 392
 393     if(mLastStep){
 394       Float_t rc=TMath::Sqrt(c->GetR()*c->GetR() + c->GetZ()*c->GetZ());
 395       Float_t rt=TMath::Sqrt(trackPos[0][70]*trackPos[0][70]
 396                              +trackPos[1][70]*trackPos[1][70]
 397                              +trackPos[2][70]*trackPos[2][70]);
 398       Float_t dlt=rc-rt;
 399       recL=trackPos[3][70]+dlt;
 400     }
 401
 402     if (
 403         (c->GetLabel(0)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 404         ||
 405         (c->GetLabel(1)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 406         ||
 407         (c->GetLabel(2)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 408         ) {
 409       fngoodmatch++;
 410     }
 411     else{
 412       fnbadmatch++;
 413     }
 414
 415     delete trackTOFin;
 416
 417     Double_t tof=50*c->GetTDC()+32; // in ps
 418     t->SetTOFsignal(tof);
 419     t->SetTOFcluster(c->GetIndex());
 420     Double_t time[10]; t->GetIntegratedTimes(time);
 421     Double_t mom=t->GetP();
 422     for(Int_t j=0;j<=5;j++){
 423       Double_t mass=kMasses[j];
 424       time[j]+=(recL-trackPos[3][0])/3e-2*TMath::Sqrt(mom*mom+mass*mass)/mom;
 425     }
 426
 427     AliTOFtrack *trackTOFout = new AliTOFtrack(*t);
 428     trackTOFout->PropagateTo(xpos);
 429     t->UpdateTrackParams(trackTOFout,AliESDtrack::kTOFout);
 430     t->SetIntegratedLength(recL);
 431     t->SetIntegratedTimes(time);
 432
 433     delete trackTOFout;
 434   }
 435   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) delete [] trackPos[ii];
 436   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) delete [] clind[ii];
 437 }
 438 //_________________________________________________________________________
 439 Int_t AliTOFtracker::LoadClusters(TTree *dTree) {
 440   //--------------------------------------------------------------------
 441   //This function loads the TOF clusters
 442   //--------------------------------------------------------------------
 443
 444   TBranch *branch=dTree->GetBranch("TOF");
 445   if (!branch) {
 446     Error("LoadClusters"," can't get the branch with the TOF digits !\n");
 447     return 1;
 448   }
 449
 450   TClonesArray dummy("AliTOFdigit",10000), *digits=&dummy;
 451   branch->SetAddress(&digits);
 452
 453   dTree->GetEvent(0);
 454   Int_t nd=digits->GetEntriesFast();
 455   Info("LoadClusters","number of digits: %d",nd);
 456
 457   for (Int_t i=0; i<nd; i++) {
 458     AliTOFdigit *d=(AliTOFdigit*)digits->UncheckedAt(i);
 459     Int_t dig[5]; Float_t g[3];
 460     dig[0]=d->GetSector();
 461     dig[1]=d->GetPlate();
 462     dig[2]=d->GetStrip();
 463     dig[3]=d->GetPadz();
 464     dig[4]=d->GetPadx();
 465
 466     fGeom->GetPos(dig,g);
 467
 468     Double_t h[5];
 469     h[0]=TMath::Sqrt(g[0]*g[0]+g[1]*g[1]);
 470     h[1]=TMath::ATan2(g[1],g[0]); h[2]=g[2];
 471     h[3]=d->GetTdc(); h[4]=d->GetAdc();
 472
 473     AliTOFcluster *cl=new AliTOFcluster(h,d->GetTracks(),dig,i);
 474     InsertCluster(cl);
 475   }
 476
 477   return 0;
 478 }
 479 //_________________________________________________________________________
 480 void AliTOFtracker::UnloadClusters() {
 481   //--------------------------------------------------------------------
 482   //This function unloads TOF clusters
 483   //--------------------------------------------------------------------
 484   for (Int_t i=0; i<fN; i++) delete fClusters[i];
 485   fN=0;
 486 }
 487
 488 //_________________________________________________________________________
 489 Int_t AliTOFtracker::InsertCluster(AliTOFcluster *c) {
 490   //--------------------------------------------------------------------
 491   //This function adds a cluster to the array of clusters sorted in Z
 492   //--------------------------------------------------------------------
 493   if (fN==kMaxCluster) {
 494     Error("InsertCluster","Too many clusters !\n");
 495     return 1;
 496   }
 497
 498   if (fN==0) {fClusters[fN++]=c; return 0;}
 499   Int_t i=FindClusterIndex(c->GetZ());
 500   memmove(fClusters+i+1 ,fClusters+i,(fN-i)*sizeof(AliTOFcluster*));
 501   fClusters[i]=c; fN++;
 502
 503   return 0;
 504 }
 505
 506 //_________________________________________________________________________
 507 Int_t AliTOFtracker::FindClusterIndex(Double_t z) const {
 508   //--------------------------------------------------------------------
 509   // This function returns the index of the nearest cluster
 510   //--------------------------------------------------------------------
 511   if (fN==0) return 0;
 512   if (z <= fClusters[0]->GetZ()) return 0;
 513   if (z > fClusters[fN-1]->GetZ()) return fN;
 514   Int_t b=0, e=fN-1, m=(b+e)/2;
 515   for (; b<e; m=(b+e)/2) {
 516     if (z > fClusters[m]->GetZ()) b=m+1;
 517     else e=m;
 518   }
 519   return m;
 520 }
 521