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 <Rtypes.h>
  26 #include "AliTOFtracker.h"
  27 #include "AliTOFtrack.h"
  28 #include "TClonesArray.h"
  29 #include "TError.h"
  30 #include "AliTOFdigit.h"
  31 #include "AliTOFGeometry.h"
  32 #include "AliTOF.h"
  33 #include "AliRun.h"
  34 #include "AliModule.h"
  35
  36 ClassImp(AliTOFtracker)
  37
  38 //_____________________________________________________________________________
  39 AliTOFtracker::AliTOFtracker(AliTOFGeometry * geom, Double_t parPID[2]) {
  40   //AliTOFtracker main Ctor
  41
  42   fHoles=true;
  43   fNseeds=0;
  44   fNseedsTOF=0;
  45   fngoodmatch=0;
  46   fnbadmatch=0;
  47   fnunmatch=0;
  48   fnmatch=0;
  49   fGeom = geom;
  50   fTOFpid = new AliTOFpidESD(parPID);
  51   fR=378.;
  52   fTOFHeigth=15.3;
  53   fdCut=3.;
  54   fDy=AliTOFGeometry::XPad();
  55   fDz=AliTOFGeometry::ZPad();
  56   fDx=1.5;
  57   fSeeds=0x0;
  58   fTracks=0x0;
  59   fN=0;
  60   Init(); // temporary solution to know about Holes/no Holes
  61 }
  62 //_____________________________________________________________________________
  63 AliTOFtracker::AliTOFtracker(const AliTOFtracker &t):AliTracker() {
  64   //AliTOFtracker copy Ctor
  65
  66   fHoles=t.fHoles;
  67   fNseeds=t.fNseeds;
  68   fNseedsTOF=t.fNseedsTOF;
  69   fngoodmatch=t.fngoodmatch;
  70   fnbadmatch=t.fnbadmatch;
  71   fnunmatch=t.fnunmatch;
  72   fnmatch=t.fnmatch;
  73   fGeom = t.fGeom;
  74   fTOFpid = t.fTOFpid;
  75   fR=t.fR;
  76   fTOFHeigth=t.fTOFHeigth;
  77   fdCut=t.fdCut;
  78   fDy=t.fDy;
  79   fDz=t.fDz;
  80   fDx=1.5;
  81   fSeeds=t.fSeeds;
  82   fTracks=t.fTracks;
  83   fN=t.fN;
  84 }
  85 //_____________________________________________________________________________
  86 void AliTOFtracker::Init() {
  87
  88 // temporary solution to know about Holes/no Holes, will be implemented as
  89 // an AliTOFGeometry getter
  90
  91   AliModule* frame=gAlice->GetModule("FRAME");
  92
  93   if(!frame) {
  94     Error("Init","Could Not load FRAME! Assume Frame with Holes \n");
  95     fHoles=true;
  96   } else{
  97     if(frame->IsVersion()==1) {fHoles=false;}
  98     else {fHoles=true;}
  99   }
 100 }
 101 //_____________________________________________________________________________
 102 Int_t AliTOFtracker::PropagateBack(AliESD* event) {
 103   //
 104   // Gets seeds from ESD event and Match with TOF Clusters
 105   //
 106
 107
 108   //Initialise some counters
 109
 110   fNseeds=0;
 111   fNseedsTOF=0;
 112   fngoodmatch=0;
 113   fnbadmatch=0;
 114   fnunmatch=0;
 115   fnmatch=0;
 116
 117   Int_t ntrk=event->GetNumberOfTracks();
 118   fNseeds = ntrk;
 119   fSeeds= new TClonesArray("AliESDtrack");
 120   TClonesArray &aESDTrack = *fSeeds;
 121
 122
 123   //Load ESD tracks into a local Array of ESD Seeds
 124
 125   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
 126     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
 127     new(aESDTrack[i]) AliESDtrack(*t);
 128   }
 129
 130   //Prepare ESD tracks candidates for TOF Matching
 131   CollectESD();
 132
 133   //First Step with Strict Matching Criterion
 134   MatchTracks(kFALSE);
 135
 136   //Second Step with Looser Matching Criterion
 137   MatchTracks(kTRUE);
 138
 139   Info("PropagateBack","Number of matched tracks: %d",fnmatch);
 140   Info("PropagateBack","Number of good matched tracks: %d",fngoodmatch);
 141   Info("PropagateBack","Number of bad  matched tracks: %d",fnbadmatch);
 142
 143   //Update the matched ESD tracks
 144
 145   for (Int_t i=0; i<ntrk; i++) {
 146     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
 147     AliESDtrack *seed =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
 148     if(seed->GetTOFsignal()>0){
 149       t->SetTOFsignal(seed->GetTOFsignal());
 150       t->SetTOFcluster(seed->GetTOFcluster());
 151       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*seed);
 152       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 153       delete track;
 154     }
 155   }
 156
 157
 158   //Make TOF PID
 159   fTOFpid->MakePID(event);
 160
 161   if (fSeeds) {
 162     fSeeds->Delete();
 163     delete fSeeds;
 164     fSeeds = 0x0;
 165   }
 166   if (fTracks) {
 167     fTracks->Delete();
 168     delete fTracks;
 169     fTracks = 0x0;
 170   }
 171   return 0;
 172
 173 }
 174 //_________________________________________________________________________
 175 void AliTOFtracker::CollectESD() {
 176    //prepare the set of ESD tracks to be matched to clusters in TOF
 177
 178   fTracks= new TClonesArray("AliTOFtrack");
 179   TClonesArray &aTOFTrack = *fTracks;
 180   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
 181
 182     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
 183     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCout)==0)continue;
 184
 185     // TRD good tracks, already propagated at 371 cm
 186
 187     if (
 188         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDout)!=0) &&
 189         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDStop)==0)){
 190       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
 191       track->SetSeedIndex(i);
 192       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 193       new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
 194       fNseedsTOF++;
 195       delete track;
 196     }
 197
 198     // Propagate the rest of TPCbp
 199
 200     else {
 201       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
 202       if(track->PropagateToInnerTOF(fHoles)){ // temporary solution
 203         //      if(track->PropagateToInnerTOF(fGeom->GetHoles())){
 204         track->SetSeedIndex(i);
 205         t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);
 206         new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
 207         fNseedsTOF++;
 208       }
 209       delete track;
 210     }
 211   }
 212
 213   // Sort according uncertainties on track position
 214   fTracks->Sort();
 215
 216 }
 217 //_________________________________________________________________________
 218 void AliTOFtracker::MatchTracks( Bool_t mLastStep){
 219
 220   //Match ESD tracks to clusters in TOF
 221
 222   static const Double_t kMasses[]={
 223     0.000511, 0.105658, 0.139570, 0.493677, 0.938272, 1.875613
 224   };
 225
 226   Int_t nSteps=(Int_t)(fTOFHeigth/0.1);
 227
 228   //PH Arrays (moved outside of the loop)
 229   Float_t * trackPos[4];
 230   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) trackPos[ii] = new Float_t[nSteps];
 231   Int_t * clind[6];
 232   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) clind[ii] = new Int_t[fN];
 233
 234   for (Int_t i=0; i<fNseedsTOF; i++) {
 235
 236     AliTOFtrack *track =(AliTOFtrack*)fTracks->UncheckedAt(i);
 237     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(track->GetSeedIndex());
 238     if(t->GetTOFsignal()>0. ) continue;
 239     AliTOFtrack *trackTOFin =new AliTOFtrack(*track);
 240
 241     // Some init
 242
 243     Int_t         index[10000];
 244     Float_t        dist[10000];
 245     Float_t       cxpos[10000];
 246     Float_t       crecL[10000];
 247
 248     // Determine a window around the track
 249
 250     Double_t x,par[5];
 251     trackTOFin->GetExternalParameters(x,par);
 252     Double_t cov[15];
 253     trackTOFin->GetExternalCovariance(cov);
 254     Float_t scalefact=3.;
 255     Double_t dphi=
 256       scalefact*
 257       ((5*TMath::Sqrt(cov[0]) + 0.5*fDy + 2.5*TMath::Abs(par[2]))/fR);
 258     Double_t dz=
 259       scalefact*
 260       (5*TMath::Sqrt(cov[2]) + 0.5*fDz + 2.5*TMath::Abs(par[3]));
 261
 262     Double_t phi=TMath::ATan2(par[0],x) + trackTOFin->GetAlpha();
 263     if (phi<-TMath::Pi())phi+=2*TMath::Pi();
 264     if (phi>=TMath::Pi())phi-=2*TMath::Pi();
 265     Double_t z=par[1];
 266
 267     Int_t nc=0;
 268
 269     // find the clusters in the window of the track
 270
 271     for (Int_t k=FindClusterIndex(z-dz); k<fN; k++) {
 272       AliTOFcluster *c=fClusters[k];
 273       if (c->GetZ() > z+dz) break;
 274       if (c->IsUsed()) continue;
 275
 276       Double_t dph=TMath::Abs(c->GetPhi()-phi);
 277       if (dph>TMath::Pi()) dph-=2.*TMath::Pi();
 278       if (TMath::Abs(dph)>dphi) continue;
 279
 280       clind[0][nc] = c->GetDetInd(0);
 281       clind[1][nc] = c->GetDetInd(1);
 282       clind[2][nc] = c->GetDetInd(2);
 283       clind[3][nc] = c->GetDetInd(3);
 284       clind[4][nc] = c->GetDetInd(4);
 285       clind[5][nc] = k;
 286       nc++;
 287     }
 288
 289     //start fine propagation
 290
 291     Int_t nStepsDone = 0;
 292     for( Int_t istep=0; istep<nSteps; istep++){
 293
 294       Float_t xs=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1;
 295       Double_t ymax=xs*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
 296
 297       Bool_t skip=kFALSE;
 298       Double_t ysect=trackTOFin->GetYat(xs,skip);
 299       if(skip)break;
 300       if (ysect > ymax) {
 301         if (!trackTOFin->Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 302           break;
 303         }
 304       } else if (ysect <-ymax) {
 305         if (!trackTOFin->Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 306           break;
 307         }
 308       }
 309
 310       if(!trackTOFin->PropagateTo(xs)) {
 311         break;
 312       }
 313
 314       nStepsDone++;
 315
 316       // store the running point (Globalrf) - fine propagation
 317
 318       Double_t x,y,z;
 319       trackTOFin->GetGlobalXYZ(x,y,z);
 320       trackPos[0][istep]= (Float_t) x;
 321       trackPos[1][istep]= (Float_t) y;
 322       trackPos[2][istep]= (Float_t) z;
 323       trackPos[3][istep]= trackTOFin->GetIntegratedLength();
 324     }
 325
 326
 327     Int_t nfound = 0;
 328     for (Int_t istep=0; istep<nStepsDone; istep++) {
 329
 330       Bool_t isInside =kFALSE;
 331       Float_t ctrackPos[3];
 332
 333       ctrackPos[0]= trackPos[0][istep];
 334       ctrackPos[1]= trackPos[1][istep];
 335       ctrackPos[2]= trackPos[2][istep];
 336
 337       //now see whether the track matches any of the TOF clusters
 338
 339       for (Int_t i=0; i<nc; i++){
 340         Int_t cind[5];
 341         cind[0]= clind[0][i];
 342         cind[1]= clind[1][i];
 343         cind[2]= clind[2][i];
 344         cind[3]= clind[3][i];
 345         cind[4]= clind[4][i];
 346         Bool_t accept = kFALSE;
 347         if( mLastStep)accept = (fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos)<fdCut);
 348         if(!mLastStep)accept = (fGeom->IsInsideThePad(cind,ctrackPos));
 349         if(accept){
 350           if(!mLastStep)isInside=kTRUE;
 351           dist[nfound]=fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos);
 352           crecL[nfound]=trackPos[3][istep];
 353           index[nfound]=clind[5][i]; // store cluster id
 354           cxpos[nfound]=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1; //store prop.radius
 355           nfound++;
 356           if(isInside)break;
 357         }//end if accept
 358       } //end for on the clusters
 359
 360
 361       if(isInside)break;
 362     } //end for on the steps
 363
 364
 365
 366     if (nfound == 0 ) {
 367       fnunmatch++;
 368       delete trackTOFin;
 369       continue;
 370     }
 371
 372     fnmatch++;
 373
 374     // now choose the cluster to be matched with the track.
 375
 376     Int_t idclus=0;
 377     Float_t  recL = 0.;
 378     Float_t  xpos=0.;
 379     Float_t  mindist=1000.;
 380     for (Int_t iclus= 0; iclus<nfound;iclus++){
 381       if (dist[iclus]< mindist){
 382         mindist = dist[iclus];
 383         xpos = cxpos[iclus];
 384         idclus =index[iclus];
 385         recL=crecL[iclus]+fDx*0.5;
 386       }
 387     }
 388
 389     AliTOFcluster *c=fClusters[idclus];
 390     c->Use();
 391
 392     // Track length correction for matching Step 2
 393
 394     if(mLastStep){
 395       Float_t rc=TMath::Sqrt(c->GetR()*c->GetR() + c->GetZ()*c->GetZ());
 396       Float_t rt=TMath::Sqrt(trackPos[0][70]*trackPos[0][70]
 397                              +trackPos[1][70]*trackPos[1][70]
 398                              +trackPos[2][70]*trackPos[2][70]);
 399       Float_t dlt=rc-rt;
 400       recL=trackPos[3][70]+dlt;
 401     }
 402
 403     if (
 404         (c->GetLabel(0)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 405         ||
 406         (c->GetLabel(1)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 407         ||
 408         (c->GetLabel(2)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
 409         ) {
 410       fngoodmatch++;
 411     }
 412     else{
 413       fnbadmatch++;
 414     }
 415
 416     delete trackTOFin;
 417
 418     Double_t tof=50*c->GetTDC()+32; // in ps
 419     t->SetTOFsignal(tof);
 420     t->SetTOFcluster(c->GetIndex());
 421     Double_t time[10]; t->GetIntegratedTimes(time);
 422     Double_t mom=t->GetP();
 423     for(Int_t j=0;j<=5;j++){
 424       Double_t mass=kMasses[j];
 425       time[j]+=(recL-trackPos[3][0])/3e-2*TMath::Sqrt(mom*mom+mass*mass)/mom;
 426     }
 427
 428     AliTOFtrack *trackTOFout = new AliTOFtrack(*t);
 429     trackTOFout->PropagateTo(xpos);
 430     t->UpdateTrackParams(trackTOFout,AliESDtrack::kTOFout);
 431     t->SetIntegratedLength(recL);
 432     t->SetIntegratedTimes(time);
 433
 434     delete trackTOFout;
 435   }
 436   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) delete [] trackPos[ii];
 437   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) delete [] clind[ii];
 438 }
 439 //_________________________________________________________________________
 440 Int_t AliTOFtracker::LoadClusters(TTree *dTree) {
 441   //--------------------------------------------------------------------
 442   //This function loads the TOF clusters
 443   //--------------------------------------------------------------------
 444
 445   TBranch *branch=dTree->GetBranch("TOF");
 446   if (!branch) {
 447     Error("LoadClusters"," can't get the branch with the TOF digits !\n");
 448     return 1;
 449   }
 450
 451   TClonesArray dummy("AliTOFdigit",10000), *digits=&dummy;
 452   branch->SetAddress(&digits);
 453
 454   dTree->GetEvent(0);
 455   Int_t nd=digits->GetEntriesFast();
 456   Info("LoadClusters","number of digits: %d",nd);
 457
 458   for (Int_t i=0; i<nd; i++) {
 459     AliTOFdigit *d=(AliTOFdigit*)digits->UncheckedAt(i);
 460     Int_t dig[5]; Float_t g[3];
 461     dig[0]=d->GetSector();
 462     dig[1]=d->GetPlate();
 463     dig[2]=d->GetStrip();
 464     dig[3]=d->GetPadz();
 465     dig[4]=d->GetPadx();
 466
 467     fGeom->GetPos(dig,g);
 468
 469     Double_t h[5];
 470     h[0]=TMath::Sqrt(g[0]*g[0]+g[1]*g[1]);
 471     h[1]=TMath::ATan2(g[1],g[0]); h[2]=g[2];
 472     h[3]=d->GetTdc(); h[4]=d->GetAdc();
 473
 474     AliTOFcluster *cl=new AliTOFcluster(h,d->GetTracks(),dig,i);
 475     InsertCluster(cl);
 476   }
 477
 478   return 0;
 479 }
 480 //_________________________________________________________________________
 481 void AliTOFtracker::UnloadClusters() {
 482   //--------------------------------------------------------------------
 483   //This function unloads TOF clusters
 484   //--------------------------------------------------------------------
 485   for (Int_t i=0; i<fN; i++) delete fClusters[i];
 486   fN=0;
 487 }
 488
 489 //_________________________________________________________________________
 490 Int_t AliTOFtracker::InsertCluster(AliTOFcluster *c) {
 491   //--------------------------------------------------------------------
 492   //This function adds a cluster to the array of clusters sorted in Z
 493   //--------------------------------------------------------------------
 494   if (fN==kMaxCluster) {
 495     Error("InsertCluster","Too many clusters !\n");
 496     return 1;
 497   }
 498
 499   if (fN==0) {fClusters[fN++]=c; return 0;}
 500   Int_t i=FindClusterIndex(c->GetZ());
 501   memmove(fClusters+i+1 ,fClusters+i,(fN-i)*sizeof(AliTOFcluster*));
 502   fClusters[i]=c; fN++;
 503
 504   return 0;
 505 }
 506
 507 //_________________________________________________________________________
 508 Int_t AliTOFtracker::FindClusterIndex(Double_t z) const {
 509   //--------------------------------------------------------------------
 510   // This function returns the index of the nearest cluster
 511   //--------------------------------------------------------------------
 512   if (fN==0) return 0;
 513   if (z <= fClusters[0]->GetZ()) return 0;
 514   if (z > fClusters[fN-1]->GetZ()) return fN;
 515   Int_t b=0, e=fN-1, m=(b+e)/2;
 516   for (; b<e; m=(b+e)/2) {
 517     if (z > fClusters[m]->GetZ()) b=m+1;
 518     else e=m;
 519   }
 520   return m;
 521 }
 522