07dcc1d320aa6b5042826c4b24d770dbe8cef5c6
[u/mrichter/AliRoot.git] / TRD / AliTRDtrack.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 1.3  2000/10/15 23:40:01  cblume
19 Remove AliTRDconst
20
21 Revision 1.2  2000/10/06 16:49:46  cblume
22 Made Getters const
23
24 Revision 1.1.2.1  2000/09/22 14:47:52  cblume
25 Add the tracking code
26
27 */                                                        
28
29 #include <iostream.h>
30
31 #include <TObject.h>
32
33 #include "AliTRD.h" 
34 #include "AliTRDgeometry.h" 
35 #include "AliTRDcluster.h" 
36 #include "AliTRDtrack.h"
37
38 ClassImp(AliTRDtrack)
39
40
41 //_____________________________________________________________________________
42
43 AliTRDtrack::AliTRDtrack(UInt_t index, const Double_t xx[5],
44 const Double_t cc[15], Double_t xref, Double_t alpha) {
45   //-----------------------------------------------------------------
46   // This is the main track constructor.
47   //-----------------------------------------------------------------
48   fLab=-1;
49   fChi2=0.;
50   fdEdx=0.;
51
52   fAlpha=alpha;
53   fX=xref;
54
55   fY=xx[0]; fZ=xx[1]; fC=xx[2]; fE=xx[3]; fT=xx[4];
56
57   fCyy=cc[0];
58   fCzy=cc[1];  fCzz=cc[2];
59   fCcy=cc[3];  fCcz=cc[4];  fCcc=cc[5];
60   fCey=cc[6];  fCez=cc[7];  fCec=cc[8];  fCee=cc[9];
61   fCty=cc[10]; fCtz=cc[11]; fCtc=cc[12]; fCte=cc[13]; fCtt=cc[14];
62
63   fN=0;
64   fIndex[fN++]=index;
65 }                              
66            
67 //_____________________________________________________________________________
68 AliTRDtrack::AliTRDtrack(const AliTRDtrack& t) {
69   //
70   // Copy constructor.
71   //
72
73   fLab=t.fLab;
74
75   fChi2=t.fChi2;
76   fdEdx=t.fdEdx;
77
78   fAlpha=t.fAlpha;
79   fX=t.fX;
80
81   fY=t.fY; fZ=t.fZ; fC=t.fC; fE=t.fE; fT=t.fT;
82
83   fCyy=t.fCyy;
84   fCzy=t.fCzy;  fCzz=t.fCzz;
85   fCcy=t.fCcy;  fCcz=t.fCcz;  fCcc=t.fCcc;
86   fCey=t.fCey;  fCez=t.fCez;  fCec=t.fCec;  fCee=t.fCee;
87   fCty=t.fCty;  fCtz=t.fCtz;  fCtc=t.fCtc;  fCte=t.fCte;  fCtt=t.fCtt;
88
89   fN=t.fN;
90   for (Int_t i=0; i<fN; i++) fIndex[i]=t.fIndex[i];
91 }                                                       
92
93 //_____________________________________________________________________________
94 void AliTRDtrack::GetCovariance(Double_t cc[15]) const {
95   cc[0]=fCyy;
96   cc[1]=fCzy;  cc[2]=fCzz;
97   cc[3]=fCcy;  cc[4]=fCcz;  cc[5]=fCcc;
98   cc[6]=fCey;  cc[7]=fCez;  cc[8]=fCec;  cc[9]=fCee;
99   cc[10]=fCty; cc[11]=fCtz; cc[12]=fCtc; cc[13]=fCte; cc[14]=fCtt;
100 }    
101
102 //_____________________________________________________________________________
103 Int_t AliTRDtrack::Compare(TObject *o) {
104
105 // Compares tracks according to their Y2
106
107   AliTRDtrack *t=(AliTRDtrack*)o;
108   //  Double_t co=t->GetSigmaY2();
109   //  Double_t c =GetSigmaY2();
110
111   Double_t co=TMath::Abs(t->GetC());
112   Double_t c =TMath::Abs(GetC());  
113
114   if (c>co) return 1;
115   else if (c<co) return -1;
116   return 0;
117 }                
118
119 //_____________________________________________________________________________
120 Int_t AliTRDtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t x0,Double_t rho,Double_t pm)
121 {
122   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane 
123   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
124
125   if (TMath::Abs(fC*xk - fE) >= 0.99999) {
126     if (fN>4) cerr<<fN<<" AliTRDtrack warning: Propagation failed !\n";
127     return 0;
128   }
129
130   Double_t x1=fX, x2=x1+(xk-x1), dx=x2-x1, y1=fY, z1=fZ;
131   Double_t c1=fC*x1 - fE, r1=sqrt(1.- c1*c1);
132   Double_t c2=fC*x2 - fE, r2=sqrt(1.- c2*c2);
133
134   fY += dx*(c1+c2)/(r1+r2);
135   fZ += dx*(c1+c2)/(c1*r2 + c2*r1)*fT;
136
137   //f = F - 1
138   Double_t rr=r1+r2, cc=c1+c2, xx=x1+x2;
139   Double_t f02= dx*(rr*xx + cc*(c1*x1/r1+c2*x2/r2))/(rr*rr);
140   Double_t f03=-dx*(2*rr + cc*(c1/r1 + c2/r2))/(rr*rr);
141   Double_t cr=c1*r2+c2*r1;
142   Double_t f12= dx*fT*(cr*xx-cc*(r1*x2-c2*c1*x1/r1+r2*x1-c1*c2*x2/r2))/(cr*cr);
143   Double_t f13=-dx*fT*(2*cr + cc*(c2*c1/r1-r1 + c1*c2/r2-r2))/(cr*cr);
144   Double_t f14= dx*cc/cr;
145
146   //b = C*ft
147   Double_t b00=f02*fCcy + f03*fCey, b01=f12*fCcy + f13*fCey + f14*fCty;
148   Double_t b10=f02*fCcz + f03*fCez, b11=f12*fCcz + f13*fCez + f14*fCtz;
149   Double_t b20=f02*fCcc + f03*fCec, b21=f12*fCcc + f13*fCec + f14*fCtc;
150   Double_t b30=f02*fCec + f03*fCee, b31=f12*fCec + f13*fCee + f14*fCte;
151   Double_t b40=f02*fCtc + f03*fCte, b41=f12*fCtc + f13*fCte + f14*fCtt;
152
153   //a = f*b = f*C*ft
154   Double_t a00=f02*b20+f03*b30,a01=f02*b21+f03*b31,a11=f12*b21+f13*b31+f14*b41;
155
156   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
157   fCyy += a00 + 2*b00;
158   fCzy += a01 + b01 + b10;
159   fCcy += b20;
160   fCey += b30;
161   fCty += b40;
162   fCzz += a11 + 2*b11;
163   fCcz += b21;
164   fCez += b31;
165   fCtz += b41;                  
166
167   fX=x2;
168
169
170   //Multiple scattering  ******************
171
172   Double_t d=sqrt((x1-fX)*(x1-fX)+(y1-fY)*(y1-fY)+(z1-fZ)*(z1-fZ));
173   Double_t p2=GetPt()*GetPt()*(1.+fT*fT);
174   Double_t beta2=p2/(p2 + pm*pm);
175
176   Double_t ey=fC*fX - fE, ez=fT;
177   Double_t xz=fC*ez, zz1=ez*ez+1, xy=fE+ey;
178
179   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*d/x0*rho;
180   fCcc += xz*xz*theta2;
181   fCec += xz*ez*xy*theta2;
182   fCtc += xz*zz1*theta2;
183   fCee += (2*ey*ez*ez*fE+1-ey*ey+ez*ez+fE*fE*ez*ez)*theta2;
184   fCte += ez*zz1*xy*theta2;
185   fCtt += zz1*zz1*theta2;
186
187
188   //Energy losses************************
189
190   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2)) - beta2)*d*rho;
191   if (x1 < x2) dE=-dE;
192   fC*=(1.- sqrt(p2+pm*pm)/p2*dE);
193   //fE*=(1.- sqrt(p2+pm*pm)/p2*dE);
194
195   return 1;        
196
197 }     
198
199
200 //_____________________________________________________________________________
201 void AliTRDtrack::PropagateToVertex(Double_t x0,Double_t rho,Double_t pm)
202 {
203   // This function propagates tracks to the "vertex".
204
205   Double_t c=fC*fX - fE;
206   Double_t tgf=-fE/(fC*fY + sqrt(1-c*c));
207   Double_t snf=tgf/sqrt(1.+ tgf*tgf);
208   Double_t xv=(fE+snf)/fC;
209   PropagateTo(xv,x0,rho,pm); 
210 }          
211
212
213 //_____________________________________________________________________________
214 void AliTRDtrack::Update(const AliTRDcluster *c, Double_t chisq, UInt_t index)
215 {
216   // Assignes found cluster to the track and updates track information
217
218   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2()*12;
219   r00+=fCyy; r01+=fCzy; r11+=fCzz;
220   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
221   Double_t tmp=r00; r00=r11/det; r11=tmp/det; r01=-r01/det;
222
223   Double_t k00=fCyy*r00+fCzy*r01, k01=fCyy*r01+fCzy*r11;
224   Double_t k10=fCzy*r00+fCzz*r01, k11=fCzy*r01+fCzz*r11;
225   Double_t k20=fCcy*r00+fCcz*r01, k21=fCcy*r01+fCcz*r11;
226   Double_t k30=fCey*r00+fCez*r01, k31=fCey*r01+fCez*r11;
227   Double_t k40=fCty*r00+fCtz*r01, k41=fCty*r01+fCtz*r11;
228
229   Double_t dy=c->GetY() - fY, dz=c->GetZ() - fZ;
230   Double_t cur=fC + k20*dy + k21*dz, eta=fE + k30*dy + k31*dz;
231   if (TMath::Abs(cur*fX-eta) >= 0.99999) {
232     if (fN>4) cerr<<fN<<" AliTRDtrack warning: Filtering failed !\n";
233     return;
234   }
235
236   fY += k00*dy + k01*dz;
237   fZ += k10*dy + k11*dz;
238   fC  = cur;
239   fE  = eta;
240   fT += k40*dy + k41*dz;
241
242   Double_t c01=fCzy, c02=fCcy, c03=fCey, c04=fCty;
243   Double_t c12=fCcz, c13=fCez, c14=fCtz;
244
245   fCyy-=k00*fCyy+k01*fCzy; fCzy-=k00*c01+k01*fCzz;
246   fCcy-=k00*c02+k01*c12; fCey-=k00*c03+k01*c13;
247   fCty-=k00*c04+k01*c14;
248
249   fCzz-=k10*c01+k11*fCzz;
250   fCcz-=k10*c02+k11*c12; fCez-=k10*c03+k11*c13;
251   fCtz-=k10*c04+k11*c14;
252
253   fCcc-=k20*c02+k21*c12; fCec-=k20*c03+k21*c13;
254   fCtc-=k20*c04+k21*c14;
255
256   fCee-=k30*c03+k31*c13;
257   fCte-=k30*c04+k31*c14;        
258
259   fCtt-=k40*c04+k41*c14;
260
261   fIndex[fN++]=index;
262   fChi2 += chisq;   
263
264   //  cerr<<"in update: fIndex["<<fN<<"] = "<<index<<endl;
265 }                     
266
267 //_____________________________________________________________________________
268 Int_t AliTRDtrack::Rotate(Double_t alpha)
269 {
270   // Rotates track parameters in R*phi plane
271
272   fAlpha += alpha;
273
274   Double_t x1=fX, y1=fY;
275   Double_t ca=cos(alpha), sa=sin(alpha);
276   Double_t r1=fC*fX - fE;
277
278   fX = x1*ca + y1*sa;
279   fY=-x1*sa + y1*ca;
280   fE=fE*ca + (fC*y1 + sqrt(1.- r1*r1))*sa;
281
282   Double_t r2=fC*fX - fE;
283   if (TMath::Abs(r2) >= 0.99999) {
284     if (fN>4) cerr<<fN<<" AliTRDtrack warning: Rotation failed !\n";
285     return 0;
286   }
287
288   Double_t y0=fY + sqrt(1.- r2*r2)/fC;
289   if ((fY-y0)*fC >= 0.) {
290     if (fN>4) cerr<<fN<<" AliTRDtrack warning: Rotation failed !!!\n";
291     return 0;
292   }
293
294   //f = F - 1
295   Double_t f00=ca-1,    f32=(y1 - r1*x1/sqrt(1.- r1*r1))*sa,
296            f30=fC*sa, f33=(ca + sa*r1/sqrt(1.- r1*r1))-1;
297
298   //b = C*ft
299   Double_t b00=fCyy*f00, b03=fCyy*f30+fCcy*f32+fCey*f33;
300   Double_t b10=fCzy*f00, b13=fCzy*f30+fCcz*f32+fCez*f33;
301   Double_t b20=fCcy*f00, b23=fCcy*f30+fCcc*f32+fCec*f33;
302   Double_t b30=fCey*f00, b33=fCey*f30+fCec*f32+fCee*f33;
303   Double_t b40=fCty*f00, b43=fCty*f30+fCtc*f32+fCte*f33;
304
305   //a = f*b = f*C*ft
306   Double_t a00=f00*b00, a03=f00*b03, a33=f30*b03+f32*b23+f33*b33;
307
308   // *** Double_t dy2=fCyy;  
309           
310   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
311   fCyy += a00 + 2*b00;
312   fCzy += b10;
313   fCcy += b20;
314   fCey += a03+b30+b03;
315   fCty += b40;
316   fCez += b13;
317   fCec += b23;
318   fCee += a33 + 2*b33;
319   fCte += b43;
320
321   // *** fCyy+=dy2*sa*sa*r1*r1/(1.- r1*r1);
322   // *** fCzz+=d2y*sa*sa*fT*fT/(1.- r1*r1);   
323
324   return 1;
325 }                         
326
327
328
329
330 //_____________________________________________________________________________
331 Double_t AliTRDtrack::GetPredictedChi2(const AliTRDcluster *c) const
332 {
333   Double_t r00=c->GetSigmaY2(), r01=0., r11=c->GetSigmaZ2()*12;
334   r00+=fCyy; r01+=fCzy; r11+=fCzz;
335
336   Double_t det=r00*r11 - r01*r01;
337   if (TMath::Abs(det) < 1.e-10) {
338     if (fN>4) cerr<<fN<<" AliTRDtrack warning: Singular matrix !\n";
339     return 1e10;
340   }
341   Double_t tmp=r00; r00=r11; r11=tmp; r01=-r01;
342
343   Double_t dy=c->GetY() - fY, dz=c->GetZ() - fZ;
344
345   return (dy*r00*dy + 2*r01*dy*dz + dz*r11*dz)/det;  
346 }            
347
348
349 //_________________________________________________________________________
350 void AliTRDtrack::GetPxPyPz(Double_t& px, Double_t& py, Double_t& pz) const
351 {
352   // Returns reconstructed track momentum in the global system.
353
354   Double_t pt=TMath::Abs(GetPt()); // GeV/c
355   Double_t r=fC*fX-fE;
356   Double_t y0=fY + sqrt(1.- r*r)/fC;
357   px=-pt*(fY-y0)*fC;    //cos(phi);
358   py=-pt*(fE-fX*fC);   //sin(phi);
359   pz=pt*fT;
360   Double_t tmp=px*TMath::Cos(fAlpha) - py*TMath::Sin(fAlpha);
361   py=px*TMath::Sin(fAlpha) + py*TMath::Cos(fAlpha);
362   px=tmp;            
363
364 }                                
365
366 //____________________________________________________________________________
367 void AliTRDtrack::Streamer(TBuffer &R__b)
368 {
369    if (R__b.IsReading()) {
370       Version_t R__v = R__b.ReadVersion(); if (R__v) { }
371       TObject::Streamer(R__b);
372       R__b >> fLab;
373       R__b >> fChi2;
374       R__b >> fdEdx;
375       R__b >> fAlpha;
376       R__b >> fX;
377       R__b >> fY;
378       R__b >> fZ;
379       R__b >> fC;
380       R__b >> fE;
381       R__b >> fT;
382       R__b >> fCyy;
383       R__b >> fCzy;
384       R__b >> fCzz;
385       R__b >> fCcy;
386       R__b >> fCcz;
387       R__b >> fCcc;
388       R__b >> fCey;
389       R__b >> fCez;
390       R__b >> fCec;
391       R__b >> fCee;
392       R__b >> fCty;
393       R__b >> fCtz;
394       R__b >> fCtc;
395       R__b >> fCte;
396       R__b >> fCtt;
397       R__b >> fN;
398       for (Int_t i=0; i<fN; i++) R__b >> fIndex[i];
399    } else {                                
400       R__b.WriteVersion(AliTRDtrack::IsA());
401       TObject::Streamer(R__b);
402       R__b << fLab;
403       R__b << fChi2;
404       R__b << fdEdx;
405       R__b << fAlpha;
406       R__b << fX;
407       R__b << fY;
408       R__b << fZ;
409       R__b << fC;
410       R__b << fE;
411       R__b << fT;
412       R__b << fCyy;
413       R__b << fCzy;
414       R__b << fCzz;
415       R__b << fCcy;
416       R__b << fCcz;
417       R__b << fCcc;
418       R__b << fCey;
419       R__b << fCez;
420       R__b << fCec;
421       R__b << fCee;
422       R__b << fCty;
423       R__b << fCtz;
424       R__b << fCtc;
425       R__b << fCte;
426       R__b << fCtt;
427       R__b << fN;
428       for (Int_t i=0; i<fN; i++) R__b << fIndex[i];
429    }
430 }                                                          
431
432