TPC/AliTPCtrack.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 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.19  2003/03/03 16:56:53  hristov
  19 Corrections to obey coding conventions
  20
  21 Revision 1.18  2003/02/19 08:57:04  hristov
  22 Control^M removed
  23
  24 Revision 1.17  2003/02/19 08:49:46  hristov
  25 Track time measurement (S.Radomski)
  26
  27 Revision 1.16  2003/02/06 11:11:36  kowal2
  28 Added a few get methods by Jiri Chudoba
  29
  30 Revision 1.15  2002/11/25 09:33:30  hristov
  31 Tracking of secondaries (M.Ivanov)
  32
  33 Revision 1.14  2002/10/23 13:45:00  hristov
  34 Fatal if no magnetic field set for the reconstruction (Y.Belikov)
  35
  36 Revision 1.13  2002/10/23 07:17:34  alibrary
  37 Introducing Riostream.h
  38
  39 Revision 1.12  2002/10/14 14:57:43  hristov
  40 Merging the VirtualMC branch to the main development branch (HEAD)
  41
  42 Revision 1.9.6.1  2002/10/11 08:34:48  hristov
  43 Updating VirtualMC to v3-09-02
  44
  45 Revision 1.11  2002/07/19 07:34:42  kowal2
  46 Logs added
  47
  48 */
  49
  50
  51 //-----------------------------------------------------------------
  52 //           Implementation of the TPC track class
  53 //        This class is used by the AliTPCtracker class
  54 //      Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  55 //-----------------------------------------------------------------
  56
  57 #include <Riostream.h>
  58
  59 #include "AliTPCtrack.h"
  60 #include "AliCluster.h"
  61 #include "AliBarrelTrack.h"
  62
  63 ClassImp(AliTPCtrack)
  64
  65 //_________________________________________________________________________
  66 AliTPCtrack::AliTPCtrack(): AliKalmanTrack()
  67 {
  68   fX = fP0 = fP1 = fP2 = fP3 = fP3 = fP4 = 0.0;
  69   fAlpha = fdEdx = 0.0;
  70   fNWrong = fNRotation = fNumber = 0;  // [SR, 01.04.2003]
  71 }
  72
  73 //_________________________________________________________________________
  74 AliTPCtrack::AliTPCtrack(UInt_t index, const Double_t xx[5],
  75 const Double_t cc[15], Double_t xref, Double_t alpha) : AliKalmanTrack() {
  76   //-----------------------------------------------------------------
  77   // This is the main track constructor.
  78   //-----------------------------------------------------------------
  79   fX=xref;
  80   fAlpha=alpha;
  81   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
  82   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
  83   fdEdx=0.;
  84
  85   fP0=xx[0]; fP1=xx[1]; fP2=xx[2]; fP3=xx[3]; fP4=xx[4];
  86
  87   fC00=cc[0];
  88   fC10=cc[1];  fC11=cc[2];
  89   fC20=cc[3];  fC21=cc[4];  fC22=cc[5];
  90   fC30=cc[6];  fC31=cc[7];  fC32=cc[8];  fC33=cc[9];
  91   fC40=cc[10]; fC41=cc[11]; fC42=cc[12]; fC43=cc[13]; fC44=cc[14];
  92
  93   fIndex[0]=index;
  94   SetNumberOfClusters(1);
  95
  96 }
  97
  98 //_____________________________________________________________________________
  99 AliTPCtrack::AliTPCtrack(const AliKalmanTrack& t,Double_t alpha) :
 100 AliKalmanTrack(t) {
 101   //-----------------------------------------------------------------
 102   // Conversion AliKalmanTrack -> AliTPCtrack.
 103   //-----------------------------------------------------------------
 104   SetChi2(0.);
 105   SetNumberOfClusters(0);
 106
 107   fdEdx  = 0.;
 108   fAlpha = alpha;
 109   if      (fAlpha < -TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 110   else if (fAlpha >= TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 111
 112   //Conversion of the track parameters
 113   Double_t x,p[5]; t.GetExternalParameters(x,p);
 114   fX=x;    x=GetConvConst();
 115   fP0=p[0];
 116   fP1=p[1];
 117   fP3=p[3];
 118   fP4=p[4]/x;
 119   fP2=fP4*fX - p[2];
 120
 121   //Conversion of the covariance matrix
 122   Double_t c[15]; t.GetExternalCovariance(c);
 123   c[10]/=x; c[11]/=x; c[12]/=x; c[13]/=x; c[14]/=x*x;
 124
 125   Double_t c22=fX*fX*c[14] - 2*fX*c[12] + c[5];
 126   Double_t c32=fX*c[13] - c[8];
 127   Double_t c20=fX*c[10] - c[3], c21=fX*c[11] - c[4], c42=fX*c[14] - c[12];
 128
 129   fC00=c[0 ];
 130   fC10=c[1 ];   fC11=c[2 ];
 131   fC20=c20;     fC21=c21;     fC22=c22;
 132   fC30=c[6 ];   fC31=c[7 ];   fC32=c32;   fC33=c[9 ];
 133   fC40=c[10];   fC41=c[11];   fC42=c42;   fC43=c[13]; fC44=c[14];
 134
 135 }
 136
 137 //_____________________________________________________________________________
 138 AliTPCtrack::AliTPCtrack(const AliTPCtrack& t) : AliKalmanTrack(t) {
 139   //-----------------------------------------------------------------
 140   // This is a track copy constructor.
 141   //-----------------------------------------------------------------
 142   fX=t.fX;
 143   fAlpha=t.fAlpha;
 144   fdEdx=t.fdEdx;
 145
 146   fP0=t.fP0; fP1=t.fP1; fP2=t.fP2; fP3=t.fP3; fP4=t.fP4;
 147
 148   fC00=t.fC00;
 149   fC10=t.fC10;  fC11=t.fC11;
 150   fC20=t.fC20;  fC21=t.fC21;  fC22=t.fC22;
 151   fC30=t.fC30;  fC31=t.fC31;  fC32=t.fC32;  fC33=t.fC33;
 152   fC40=t.fC40;  fC41=t.fC41;  fC42=t.fC42;  fC43=t.fC43;  fC44=t.fC44;
 153
 154   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 155   for (Int_t i=0; i<n; i++) fIndex[i]=t.fIndex[i];
 156 }
 157 //_____________________________________________________________________________
 158
 159 void  AliTPCtrack::GetBarrelTrack(AliBarrelTrack *track) {
 160   //
 161   // Create a Barrel Track out of this track
 162   // Current track is propagated to the reference plane
 163   // by the tracker
 164   //
 165   // [SR, 01.04.2003]
 166
 167   if (!track) return;
 168   Double_t xr, vec[5], cov[15];
 169
 170   track->SetLabel(GetLabel());
 171   track->SetX(fX, fAlpha);
 172   track->SetNClusters(GetNumberOfClusters(), GetChi2());
 173   track->SetTime(fIntegratedTime, fIntegratedLength);
 174
 175   track->SetMass(fMass);
 176   track->SetdEdX(fdEdx);
 177
 178   track->SetNWrongClusters(fNWrong);
 179   track->SetNRotate(fNRotation);
 180
 181   GetExternalParameters(xr, vec);
 182   track->SetStateVector(vec);
 183
 184   GetExternalCovariance(cov);
 185   track->SetCovarianceMatrix(cov);
 186
 187 }
 188 //_____________________________________________________________________________
 189 Int_t AliTPCtrack::Compare(const TObject *o) const {
 190   //-----------------------------------------------------------------
 191   // This function compares tracks according to the their curvature
 192   //-----------------------------------------------------------------
 193   AliTPCtrack *t=(AliTPCtrack*)o;
 194   //Double_t co=TMath::Abs(t->Get1Pt());
 195   //Double_t c =TMath::Abs(Get1Pt());
 196   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
 197   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
 198   if (c>co) return 1;
 199   else if (c<co) return -1;
 200   return 0;
 201 }
 202
 203 //_____________________________________________________________________________
 204 void AliTPCtrack::GetExternalCovariance(Double_t cc[15]) const {
 205   //-------------------------------------------------------------------------
 206   // This function returns an external representation of the covriance matrix.
 207   //   (See comments in AliTPCtrack.h about external track representation)
 208   //-------------------------------------------------------------------------
 209   Double_t a=GetConvConst();
 210
 211   Double_t c22=fX*fX*fC44-2*fX*fC42+fC22;
 212   Double_t c32=fX*fC43-fC32;
 213   Double_t c20=fX*fC40-fC20, c21=fX*fC41-fC21, c42=fX*fC44-fC42;
 214
 215   cc[0 ]=fC00;
 216   cc[1 ]=fC10;   cc[2 ]=fC11;
 217   cc[3 ]=c20;    cc[4 ]=c21;    cc[5 ]=c22;
 218   cc[6 ]=fC30;   cc[7 ]=fC31;   cc[8 ]=c32;   cc[9 ]=fC33;
 219   cc[10]=fC40*a; cc[11]=fC41*a; cc[12]=c42*a; cc[13]=fC43*a; cc[14]=fC44*a*a;
 220
 221 }
 222
 223 //_____________________________________________________________________________
 224 Double_t AliTPCtrack::GetPredictedChi2(const AliCluster *c) const
 225 {
 226   //-----------------------------------------------------------------
 227   // This function calculates a predicted chi2 increment.
 228   //-----------------------------------------------------------------
 229   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2();
 230   r00+=fC00; r01+=fC10; r11+=fC11;
 231
 232   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
 233   if (TMath::Abs(det) < 1.e-10) {
 234     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 235     if (n>4) cerr<<n<<" AliKalmanTrack warning: Singular matrix !\n";
 236     return 1e10;
 237   }
 238   Double_t tmp=r00; r00=r11; r11=tmp; r01=-r01;
 239
 240   Double_t dy=c->GetY() - fP0, dz=c->GetZ() - fP1;
 241
 242   return (dy*r00*dy + 2*r01*dy*dz + dz*r11*dz)/det;
 243 }
 244
 245 //_____________________________________________________________________________
 246 Int_t AliTPCtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t x0,Double_t rho) {
 247   //-----------------------------------------------------------------
 248   // This function propagates a track to a reference plane x=xk.
 249   //-----------------------------------------------------------------
 250   if (TMath::Abs(fP4*xk - fP2) >= 0.9) {
 251     //    Int_t n=GetNumberOfClusters();
 252     //if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Propagation failed !\n";
 253     return 0;
 254   }
 255
 256   // old position for time [SR, GSI 17.02.2003]
 257   Double_t oldX = fX;
 258   Double_t oldY = fP0;
 259   Double_t oldZ = fP1;
 260   //
 261
 262   Double_t x1=fX, x2=x1+(xk-x1), dx=x2-x1, y1=fP0, z1=fP1;
 263   Double_t c1=fP4*x1 - fP2, r1=sqrt(1.- c1*c1);
 264   Double_t c2=fP4*x2 - fP2, r2=sqrt(1.- c2*c2);
 265
 266   fP0 += dx*(c1+c2)/(r1+r2);
 267   fP1 += dx*(c1+c2)/(c1*r2 + c2*r1)*fP3;
 268
 269   //f = F - 1
 270   Double_t rr=r1+r2, cc=c1+c2, xx=x1+x2;
 271   Double_t f02=-dx*(2*rr + cc*(c1/r1 + c2/r2))/(rr*rr);
 272   Double_t f04= dx*(rr*xx + cc*(c1*x1/r1+c2*x2/r2))/(rr*rr);
 273   Double_t cr=c1*r2+c2*r1;
 274   Double_t f12=-dx*fP3*(2*cr + cc*(c2*c1/r1-r1 + c1*c2/r2-r2))/(cr*cr);
 275   Double_t f13= dx*cc/cr;
 276   Double_t f14=dx*fP3*(cr*xx-cc*(r1*x2-c2*c1*x1/r1+r2*x1-c1*c2*x2/r2))/(cr*cr);
 277
 278   //b = C*ft
 279   Double_t b00=f02*fC20 + f04*fC40, b01=f12*fC20 + f14*fC40 + f13*fC30;
 280   Double_t b10=f02*fC21 + f04*fC41, b11=f12*fC21 + f14*fC41 + f13*fC31;
 281   Double_t b20=f02*fC22 + f04*fC42, b21=f12*fC22 + f14*fC42 + f13*fC32;
 282   Double_t b30=f02*fC32 + f04*fC43, b31=f12*fC32 + f14*fC43 + f13*fC33;
 283   Double_t b40=f02*fC42 + f04*fC44, b41=f12*fC42 + f14*fC44 + f13*fC43;
 284
 285   //a = f*b = f*C*ft
 286   Double_t a00=f02*b20+f04*b40,a01=f02*b21+f04*b41,a11=f12*b21+f14*b41+f13*b31;
 287
 288   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 289   fC00 += a00 + 2*b00;
 290   fC10 += a01 + b01 + b10;
 291   fC20 += b20;
 292   fC30 += b30;
 293   fC40 += b40;
 294   fC11 += a11 + 2*b11;
 295   fC21 += b21;
 296   fC31 += b31;
 297   fC41 += b41;
 298
 299   fX=x2;
 300
 301   //Multiple scattering******************
 302   Double_t d=sqrt((x1-fX)*(x1-fX)+(y1-fP0)*(y1-fP0)+(z1-fP1)*(z1-fP1));
 303   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(Get1Pt()*Get1Pt());
 304   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
 305   //Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*d/x0*rho;
 306   Double_t theta2=1.0259e-6*10*10/20/(beta2*p2)*d*rho;
 307
 308   Double_t ey=fP4*fX - fP2, ez=fP3;
 309   Double_t xz=fP4*ez, zz1=ez*ez+1, xy=fP2+ey;
 310
 311   fC22 += (2*ey*ez*ez*fP2+1-ey*ey+ez*ez+fP2*fP2*ez*ez)*theta2;
 312   fC32 += ez*zz1*xy*theta2;
 313   fC33 += zz1*zz1*theta2;
 314   fC42 += xz*ez*xy*theta2;
 315   fC43 += xz*zz1*theta2;
 316   fC44 += xz*xz*theta2;
 317
 318   //Energy losses************************
 319   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2)) - beta2)*d*rho;
 320   if (x1 < x2) dE=-dE;
 321   cc=fP4;
 322   fP4*=(1.- sqrt(p2+GetMass()*GetMass())/p2*dE);
 323   fP2+=fX*(fP4-cc);
 324
 325   // Integrated Time [SR, GSI, 17.02.2003]
 326   if (IsStartedTimeIntegral()) {
 327     Double_t l2 = (fX-oldX)*(fX-oldX)+(fP0-oldY)*(fP0-oldY)+(fP1-oldZ)*(fP1-oldZ);
 328     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 329   }
 330   //
 331
 332   return 1;
 333 }
 334
 335 //_____________________________________________________________________________
 336 Int_t AliTPCtrack::PropagateToVertex(Double_t x0,Double_t rho)
 337 {
 338   //-----------------------------------------------------------------
 339   // This function propagates tracks to the "vertex".
 340   //-----------------------------------------------------------------
 341   Double_t c=fP4*fX - fP2;
 342   Double_t tgf=-fP2/(fP4*fP0 + sqrt(1-c*c));
 343   Double_t snf=tgf/sqrt(1.+ tgf*tgf);
 344   Double_t xv=(fP2+snf)/fP4;
 345   return PropagateTo(xv,x0,rho);
 346 }
 347
 348 //_____________________________________________________________________________
 349 Int_t AliTPCtrack::Update(const AliCluster *c, Double_t chisq, UInt_t index) {
 350   //-----------------------------------------------------------------
 351   // This function associates a cluster with this track.
 352   //-----------------------------------------------------------------
 353
 354   // update the number of wrong SR[20.03.2003]
 355   Int_t absLabel = TMath::Abs(GetLabel());
 356   if ( (c->GetLabel(0) != absLabel) &&
 357        (c->GetLabel(0) != absLabel) &&
 358        (c->GetLabel(0) != absLabel)) fNWrong++;
 359   //
 360
 361   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2();
 362   r00+=fC00; r01+=fC10; r11+=fC11;
 363   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
 364   Double_t tmp=r00; r00=r11/det; r11=tmp/det; r01=-r01/det;
 365
 366   Double_t k00=fC00*r00+fC10*r01, k01=fC00*r01+fC10*r11;
 367   Double_t k10=fC10*r00+fC11*r01, k11=fC10*r01+fC11*r11;
 368   Double_t k20=fC20*r00+fC21*r01, k21=fC20*r01+fC21*r11;
 369   Double_t k30=fC30*r00+fC31*r01, k31=fC30*r01+fC31*r11;
 370   Double_t k40=fC40*r00+fC41*r01, k41=fC40*r01+fC41*r11;
 371
 372   Double_t dy=c->GetY() - fP0, dz=c->GetZ() - fP1;
 373   Double_t cur=fP4 + k40*dy + k41*dz, eta=fP2 + k20*dy + k21*dz;
 374   if (TMath::Abs(cur*fX-eta) >= 0.9) {
 375     //    Int_t n=GetNumberOfClusters();
 376     //if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Filtering failed !\n";
 377     return 0;
 378   }
 379
 380   fP0 += k00*dy + k01*dz;
 381   fP1 += k10*dy + k11*dz;
 382   fP2  = eta;
 383   fP3 += k30*dy + k31*dz;
 384   fP4  = cur;
 385
 386   Double_t c01=fC10, c02=fC20, c03=fC30, c04=fC40;
 387   Double_t c12=fC21, c13=fC31, c14=fC41;
 388
 389   fC00-=k00*fC00+k01*fC10; fC10-=k00*c01+k01*fC11;
 390   fC20-=k00*c02+k01*c12;   fC30-=k00*c03+k01*c13;
 391   fC40-=k00*c04+k01*c14;
 392
 393   fC11-=k10*c01+k11*fC11;
 394   fC21-=k10*c02+k11*c12;   fC31-=k10*c03+k11*c13;
 395   fC41-=k10*c04+k11*c14;
 396
 397   fC22-=k20*c02+k21*c12;   fC32-=k20*c03+k21*c13;
 398   fC42-=k20*c04+k21*c14;
 399
 400   fC33-=k30*c03+k31*c13;
 401   fC43-=k40*c03+k41*c13;
 402
 403   fC44-=k40*c04+k41*c14;
 404
 405   Int_t n=GetNumberOfClusters();
 406   fIndex[n]=index;
 407   SetNumberOfClusters(n+1);
 408   SetChi2(GetChi2()+chisq);
 409
 410   return 1;
 411 }
 412
 413 //_____________________________________________________________________________
 414 Int_t AliTPCtrack::Rotate(Double_t alpha)
 415 {
 416   //-----------------------------------------------------------------
 417   // This function rotates this track.
 418   //-----------------------------------------------------------------
 419
 420   if (alpha != 0) fNRotation++;  // [SR, 01.04.2003]
 421
 422   fAlpha += alpha;
 423   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 424   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 425
 426   Double_t x1=fX, y1=fP0;
 427   Double_t ca=cos(alpha), sa=sin(alpha);
 428   Double_t r1=fP4*fX - fP2;
 429
 430   fX = x1*ca + y1*sa;
 431   fP0=-x1*sa + y1*ca;
 432   fP2=fP2*ca + (fP4*y1 + sqrt(1.- r1*r1))*sa;
 433
 434   Double_t r2=fP4*fX - fP2;
 435   if (TMath::Abs(r2) >= 0.99999) {
 436     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 437     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Rotation failed !\n";
 438     return 0;
 439   }
 440
 441   Double_t y0=fP0 + sqrt(1.- r2*r2)/fP4;
 442   if ((fP0-y0)*fP4 >= 0.) {
 443     Int_t n=GetNumberOfClusters();
 444     if (n>4) cerr<<n<<" AliTPCtrack warning: Rotation failed !!!\n";
 445     return 0;
 446   }
 447
 448   //f = F - 1
 449   Double_t f00=ca-1,    f24=(y1 - r1*x1/sqrt(1.- r1*r1))*sa,
 450            f20=fP4*sa,  f22=(ca + sa*r1/sqrt(1.- r1*r1))-1;
 451
 452   //b = C*ft
 453   Double_t b00=fC00*f00, b02=fC00*f20+fC40*f24+fC20*f22;
 454   Double_t b10=fC10*f00, b12=fC10*f20+fC41*f24+fC21*f22;
 455   Double_t b20=fC20*f00, b22=fC20*f20+fC42*f24+fC22*f22;
 456   Double_t b30=fC30*f00, b32=fC30*f20+fC43*f24+fC32*f22;
 457   Double_t b40=fC40*f00, b42=fC40*f20+fC44*f24+fC42*f22;
 458
 459   //a = f*b = f*C*ft
 460   Double_t a00=f00*b00, a02=f00*b02, a22=f20*b02+f24*b42+f22*b22;
 461
 462   // *** Double_t dy2=fCyy;
 463
 464   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 465   fC00 += a00 + 2*b00;
 466   fC10 += b10;
 467   fC20 += a02+b20+b02;
 468   fC30 += b30;
 469   fC40 += b40;
 470   fC21 += b12;
 471   fC32 += b32;
 472   fC22 += a22 + 2*b22;
 473   fC42 += b42;
 474
 475   // *** fCyy+=dy2*sa*sa*r1*r1/(1.- r1*r1);
 476   // *** fCzz+=d2y*sa*sa*fT*fT/(1.- r1*r1);
 477
 478   return 1;
 479 }
 480
 481 void AliTPCtrack::ResetCovariance() {
 482   //------------------------------------------------------------------
 483   //This function makes a track forget its history :)
 484   //------------------------------------------------------------------
 485
 486   fC00*=10.;
 487   fC10=0.;  fC11*=10.;
 488   fC20=0.;  fC21=0.;  fC22*=10.;
 489   fC30=0.;  fC31=0.;  fC32=0.;  fC33*=10.;
 490   fC40=0.;  fC41=0.;  fC42=0.;  fC43=0.;  fC44*=10.;
 491
 492 }
 493
 494 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 495 Double_t AliTPCtrack::Phi() const {
 496 //
 497 //
 498 //
 499   Double_t phi =  TMath::ASin(GetSnp()) + fAlpha;
 500   if (phi<0) phi+=2*TMath::Pi();
 501   if (phi>=2*TMath::Pi()) phi-=2*TMath::Pi();
 502   return phi;
 503 }
 504 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 505