重建与校准相关的C++类库

TArtCalibPDCHit

• 位置：anaroot/sources/Reconstruction/SAMURAI/include/TArtCalibPDCHit.hh、TArtCalibPDCHit.cc
• 作用：对PDC原始数据（如TDC、QDC等）进行hit级别的校准和重建，生成每根丝的打点（TArtDCHit）。
• 典型用法：
  

  TArtCalibPDCHit *pdchitcalib = new TArtCalibPDCHit();
  pdchitcalib->ReconstructData();
  TClonesArray *pdc_hit_array = (TClonesArray *)sman->FindDataContainer("SAMURAIPDCHit");
  

TArtCalibPDCTrack

• 位置：anaroot/sources/Reconstruction/SAMURAI/include/TArtCalibPDCTrack.hh、TArtCalibPDCTrack.cc
• 作用：基于TArtCalibPDCHit的输出，对所有hit进行径迹（track）重建，输出为TArtDCTrack对象。
• 典型用法：
  

  TArtCalibPDCTrack *pdctrackcalib = new TArtCalibPDCTrack();
  pdctrackcalib->ReconstructData();
  TClonesArray *pdc_trk_array = (TClonesArray *)sman->FindDataContainer("SAMURAIPDCTrack");
  

TArtDCHit 和 TArtDCTrack

• TArtDCHit：保存单个PDC丝的打点信息（位置、TDC、QDC等）。
• TArtDCTrack：保存一条重建出来的PDC径迹（位置、角度、chi2等）。

PDC参数库

SAMURAIPDC.xml

• 位置：SAMURAIPDC.xml

• 作用：保存PDC每根丝的参数（如geo、ch、wireid、位置等），供重建时查找和校准。

• ID：该丝的唯一编号（通常与 wireid 一致）。

• NAME：该丝的名称，格式如 PDC_0_0，表示第 0 层第 0 根丝。
• FPL：焦面编号（Focal Plane），如 13 表示 F13。
• layer：所在的层号（如 0、1、2 等）。
• id_plane：平面编号（plane id），如 81、82、83 等。
• anodedir：阳极丝方向（U/X/V），表示该层的测量方向。
• wireid：该层内的丝编号。
• wirepos：该丝在本层的物理位置（单位通常为 mm）。
• wirez：该丝在 Z 方向的位置（单位通常为 mm）。
• tzero_offset：时间零点修正（一般为 0）。
• det：探测器编号（如 37）。
• geo：电子学几何编号（如 0、1、2 等）。
• ch：电子学通道号（channel），用于数据解码。

宏与脚本

RIDF2Tree.C

• 位置：users/tbt/tbt_try/RIDF2Tree.C
• 作用：将RIDF原始数据解码并保存为ROOT TTree格式，便于后续分析。可包含PDC数据分支。

RecoSAMURAI.C、RecoTrack_wSks.C

• 位置：Macros/SAMURAI/Analysis/RecoSAMURAI.C、Macros/SAMURAI/RKtrace/RecoTrack_wSks.C
• 作用：主要用于SAMURAI谱仪碎片动量和轨迹的重建，默认用FDC/BDC，但可根据需要修改为用PDC track进行外推和动量重建。

OnlineMonitor.cc

• 位置：OnlineMonitor.cc
• 作用：在线监视宏，支持PDC数据的在线重建和可视化（只要fUsePDC为true）。

其它相关

SAMURAIPDC.xml参数文件

• 注意：你必须保证所有实际用到的PDC通道（geo/ch）都在此文件中有定义，否则重建时会报错。

总结与建议

名称	类型	主要功能/用途
TArtCalibPDCHit	类	PDC hit级别重建（原始信号→打点）
TArtCalibPDCTrack	类	PDC track重建（打点→径迹）
TArtDCHit/TArtDCTrack	类	存储单个打点/径迹信息
SAMURAIPDC.xml	参数文件	PDC每根丝的参数库
transPDCData.C	宏	PDC原始数据转可读文本
RIDF2Tree.C	宏	RIDF转ROOT TTree，含PDC分支
RecoSAMURAI.C	宏	SAMURAI碎片动量/轨迹重建（可用PDC track）
RecoTrack_wSks.C	宏	Runge-Kutta追踪重建（可用PDC track）
OnlineMonitor.s024	宏	在线监视，支持PDC数据的重建和可视化

如何选择和使用？

• 只做PDC重建：TArtCalibPDCHit、TArtCalibPDCTrack。
• 做全链路物理分析：可在RecoSAMURAI.C、RecoTrack_wSks.C等宏中，将FDC/BDC部分替换为PDC track，实现用PDC track外推到靶点并重建动量。
• 在线监视：用OnlineMonitor.s024，设置fUsePDC=true即可。

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PDC径迹重建的数据流与算法实现流程

数据流简述

• 输入：PDC的所有 hit（TArtDCHit），每个 hit 有空间位置（x/y/z）、漂移时间等。
• 处理：在 TArtCalibPDCTrack::ReconstructData() 中，先将 hit 按层/方向分类，然后用 TMinuit/MIGRAD 4-参数最小二乘 拟合直线径迹（详见下方"真实算法"小节，并非加权重心法）。
• 输出：重建出的径迹参数（位置、角度、chi2等）通过 SetAngle、SetPosition 等接口写入 TArtDCTrack 对象。

TArtCalibPDCHit 真实实现 (TArtCalibPDCHit.cc:24-76)

• 读取 RIDF 中 detector tag = PDC 的所有段。
• 对每条 TDC 数据 (ch ≤ 63, 仅 edge ∈ {0, 1}) 通过 TArtRIDFMap(fpl, detector, geo, ch) 反查参数 TArtDCHitPara，填出每根丝一条 TArtDCHit：
• edge == 0 → leading edge → fTDC
• edge == 1 → trailing edge → fTrailTDC
• TArtDCHit 字段 (TArtDCHit.hh:5-86)：fTDC, fTrailTDC, fLayer, fWireID, fAnodeDir, fWirePos, fWireZ, fPosition 等。

TArtCalibPDCTrack 真实算法（4-参数 MIGRAD 拟合）

源码位置：TArtCalibPDCTrack.cc:9-336。

1. 层几何硬编码 (TArtCalibPDCTrack.cc:36-43)：

PDC1 = U, X, V
PDC2 = U, X, V
nlayer_y = 0     // 没有独立的 Y 层

2. 拟合参数与边界 (TArtCalibPDCTrack.cc:122-133)：

参数	含义	边界
x0	径迹在 z=0 处的 x 截距	±1000 mm
y0	径迹在 z=0 处的 y 截距	± 800 mm
k_xz	dx/dz	±100
k_yz	dy/dz	±100

调用 TMinuit::mnexcm("MIGRAD", ...) 做 χ² 极小化。

3. χ² 计算 (Chi2Calculation, TArtCalibPDCTrack.cc:224-336)：

• 每层把所有有效 hit (TDC>0 && TrailTDC>0) 按 TOT 加权丝心 聚合：

\[ w_i = |\,\text{TDC}_i - \text{TrailTDC}_i\,|,\qquad \bar{x}_\text{layer} = \frac{\sum_i w_i\,x_i}{\sum_i w_i} \]

• 对 U 层：先把模型预测点 (x_pred, y_pred, z) 投影到 U 方向：\(U_\text{pred} = (x + y)/\sqrt{2}\)；
• 对 V 层：\(V_\text{pred} = (x - y)/\sqrt{2}\)；
• 对 X 层：直接用 x；
• 残差平方累加给出 χ²。

4. 写入 TArtDCTrack (TArtCalibPDCTrack.cc:151-158)：

trk->SetPosition(x0, 0);
trk->SetPosition(y0, 1);
trk->SetAngle(atan(k_xz), 0);
trk->SetAngle(atan(k_yz), 1);
trk->SetNDF(2);
trk->SetNumHitLayer(nhit_total);
trk->SetChi2(chi2_sum);

5. 注意：当前版本无 χ²/ndf 切除
源码中 if (chi2 < 10000) 行被注释掉（TArtCalibPDCTrack.cc:148, 162-168），意味着重建产物里会包含质量很差的径迹，下游分析需自行加 Chi2/NDF 切。

后续访问

TArtDCTrack* trk = (TArtDCTrack*)pdc_trk_array->At(i);
double x  = trk->GetPosition(0);   // x0 at z=0
double y  = trk->GetPosition(1);   // y0 at z=0
double ax = trk->GetAngle(0);      // atan(dx/dz)
double ay = trk->GetAngle(1);      // atan(dy/dz)
double chi2 = trk->GetChi2();
int    nhit = trk->GetNumHitLayer();

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SAMURAIPDC.xml / SAMURAIPDC_fit.csv 参数库详解

CSV 列头 (SAMURAIPDC_fit.csv:1)：

ID, NAME, FPL, layer, id_plane, anodedir, wireid, wirepos, wirez, tzero_offset, det, geo, ch

总 ≈ 816 条丝记录，全部 FPL=13（F13 焦面），det=37。

层结构表：

layer	anodedir	id_plane	wirez (mm)	wire 起始位置	geo 起始	备注
0	U	81	40	-822 mm	0	PDC1 第 1 层
1	X	82	24	-822 mm	2	PDC1 第 2 层
2	V	83	8	+822 mm (倒序)	4	PDC1 第 3 层
3	U	84	-576	-822 mm	8	PDC2 第 1 层
4	X	85	-592	-822 mm	10	PDC2 第 2 层
5	V	86	-608	+822 mm (倒序)	13	PDC2 第 3 层

• 每层 136 根丝，间距 12 mm；wirepos 范围 -822..+822 mm。
• PDC1 中心 z ≈ 24 mm，PDC2 中心 z ≈ -592 mm，间距约 616 mm（这是焦面本地坐标，不是实验室坐标；实验室坐标由谱仪几何参数另行加上 PDC 中心位置与旋转）。
• V 层把 wireid 从 0 → 135 对应到 wirepos 从 +822 → -798，即倒序排列。

示例行：

1,PDC_0_0,13,0,81,U,0,-822,40,0,37,0,0
2,PDC_0_1,13,0,81,U,1,-810,40,0,37,0,1
...
137,PDC_1_0,13,1,82,X,0,-822,24,0,37,2,9

重要：SAMURAIPDC.xml 文件必须把所有实际用到的 (geo, ch) 都列全，否则 TArtRIDFMap 反查为空，hit 重建报错。

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PDC track 到靶点动量重建

⚠️ anaroot 主线不直接用 PDC 做靶点重建。Macros/SAMURAI/RKtrace/RecoTrack_wSks.C 中 TArtRecoFragment::ReconstructData() 使用 FDC1 + FDC2（不是 PDC）的径迹喂入 SKS-derived Runge-Kutta tracer，反推 PrimaryPosition() 作为靶顶点。

PDC 的 target 外推在两条独立路线：

1. 用户脚本：anaroot/tbt_try/recoPDCdataTosamurai.C 等
2. simulator 端 RK + NN：smsimulator5.5/libs/analysis_pdc_reco/（详见 smsimulator PDC reco 与 bin/reconstruct_target_momentum）

两条路线都需读取同一份 SAMURAIPDC.xml 以保持丝几何一致。

PDC 只是一个多丝漂移室，只能测量粒子的空间轨迹（x、y、a、b），不能单独测出动量。
动量的获得需要结合磁场信息和谱仪的传输矩阵（或磁场追踪算法），通常要用到碎片在多个位置的径迹（如FDC1、FDC2、BDC、PDC等）和磁场参数。

代码示例：

#include <sys/stat.h>
#include <string>
#include <set>
#include <vector>
#include <iostream>
void recoPDCTrack(const char* ridffile = "/home/s057/exp/exp2505_s057/anaroot/users/tbt/ridf/data0074.ridf") {

  gSystem->Load("libXMLParser.so"); // 先加载XML解析库
    gSystem->Load("libanacore.so");
    // 加载PDC参数
    TArtSAMURAIParameters *samuraiparameters = TArtSAMURAIParameters::Instance();
    samuraiparameters->LoadParameter("../db/SAMURAIPDC.xml");

    // 打开RIDF文件
    TArtEventStore *estore = new TArtEventStore();
    estore->Open(ridffile);

    // 初始化PDC hit和track重建
    TArtCalibPDCHit *pdchitcalib = new TArtCalibPDCHit();
    TArtCalibPDCTrack *pdctrackcalib = new TArtCalibPDCTrack();

    TArtStoreManager *sman = TArtStoreManager::Instance();
    TClonesArray *pdc_hit_array = (TClonesArray *)sman->FindDataContainer("SAMURAIPDCHit");
    TClonesArray *pdc_trk_array = (TClonesArray *)sman->FindDataContainer("SAMURAIPDCTrack");

    // 获取输入文件名
    std::string inputFileName = std::string(ridffile);
    size_t pos = inputFileName.find_last_of('/');
    std::string fileName = (pos != std::string::npos) ? inputFileName.substr(pos + 1) : inputFileName;

    // 创建输出ROOT文件和TTree
    const char* outputDir = "./output";
    std::string outroot = std::string(outputDir) + "/" + fileName + "_pdc.root";
    std::string outpng = std::string(outputDir) + "/" + fileName + "_pdc_track_xy.png";

    TFile *fout = new TFile(outroot.c_str(), "RECREATE");
    TTree *tree = new TTree("pdctree", "PDC Track Tree");
    int event, trackid, ndf, nhit;
    double x, y, ax, ay, chi2;
    tree->Branch("event", &event, "event/I");
    tree->Branch("trackid", &trackid, "trackid/I");
    tree->Branch("x", &x, "x/D");
    tree->Branch("y", &y, "y/D");
    tree->Branch("ax", &ax, "ax/D");
    tree->Branch("ay", &ay, "ay/D");
    tree->Branch("chi2", &chi2, "chi2/D");
    tree->Branch("ndf", &ndf, "ndf/I");
    tree->Branch("nhit", &nhit, "nhit/I");

    int neve = 0;
    while (estore->GetNextEvent() && neve < 1000) {
        pdchitcalib->ClearData();
        pdctrackcalib->ClearData();
        pdchitcalib->ReconstructData();
        pdctrackcalib->ReconstructData();

        int ntrk = pdc_trk_array->GetEntries();
        for (int i = 0; i < ntrk; ++i) {
            TArtDCTrack *trk = (TArtDCTrack*)pdc_trk_array->At(i);
            x = trk->GetPosition(0);
            y = trk->GetPosition(1);
            ax = trk->GetAngle(0);
            ay = trk->GetAngle(1);
            chi2 = trk->GetChi2();
            ndf = trk->GetNDF();
            nhit = trk->GetNumHitLayer();
            event = neve;
            trackid = i;
            tree->Fill();
            std::cout << "Event: " << neve << ", Track ID: " << i 
                      << ", X: " << x << ", Y: " << y 
                      << ", Ax: " << ax << ", Ay: " << ay 
                      << ", Chi2: " << chi2 
                      << ", NDF: " << ndf 
                      << ", NHits: " << nhit 
                      << std::endl;
        }
        neve++;
    }
    tree->Write();

    TCanvas *c1 = new TCanvas("c1", "PDC Track X-Y", 800, 600);
    tree->Draw("y:x>>hxy", "", "COLZ");
    c1->SaveAs(outpng.c_str());
    delete c1;
    std::cout << "Output ROOT file: " << outroot << std::endl;
    std::cout << "Output PNG file: " << outpng << std::endl;

    fout->Close();
    delete pdchitcalib;
    delete pdctrackcalib;
    delete estore;
}

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最后更新: 2026-05-14
创建日期: 2025-05-30