GblUtilities.h

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/*
 * GblUtilities.h
 *
 *  Created on: 6 Nov 2018
 *      Author: kleinwrt
 */
 
#ifndef GBLUTILITIES_H_
#define GBLUTILITIES_H_
 
#include "Eigen/Dense"
#include<iostream>
 
namespace gbl {
 
double unrm();
double unif();
Eigen::Matrix<double, 5, 5> gblSimpleJacobian(double ds, double cosl,
                double bfac);
double gblMultipleScatteringError(double qbyp, double xbyx0);
 
 
class GblHelixPrediction {
public:
        GblHelixPrediction(double sArc, const Eigen::Vector2d &aPred,
                        const Eigen::Vector3d &tDir, const Eigen::Vector3d &uDir,
                        const Eigen::Vector3d &vDir, const Eigen::Vector3d &nDir,
                        const Eigen::Vector3d &aPos);
        virtual ~GblHelixPrediction();
        double getArcLength() const;
        const Eigen::Vector2d& getMeasPred() const;
        const Eigen::Vector3d& getPosition() const;
        const Eigen::Vector3d& getDirection() const;
        double getCosIncidence() const;
        Eigen::Matrix<double, 2, 3> getCurvilinearDirs() const;
 
private:
        const double sarc; 
        const Eigen::Vector2d pred; 
        const Eigen::Vector3d tdir; 
        const Eigen::Vector3d udir; 
        const Eigen::Vector3d vdir; 
        const Eigen::Vector3d ndir; 
        const Eigen::Vector3d pos; 
        Eigen::Matrix3d global2meas; 
};
 
 
class GblSimpleHelix {
public:
        GblSimpleHelix(double aRinv, double aPhi0, double aDca, double aDzds,
                        double aZ0);
        virtual ~GblSimpleHelix();
        double getPhi(double aRadius) const;
        double getArcLengthR(double aRadius) const;
        double getArcLengthXY(double xPos, double yPos) const;
        void moveToXY(double xPos, double yPos, double &newPhi0, double &newDca,
                        double &newZ0) const;
        GblHelixPrediction getPrediction(const Eigen::Vector3d &refPos,
                        const Eigen::Vector3d &uDir, const Eigen::Vector3d &vDir) const;
 
private:
        const double rinv; 
        const double phi0; 
        const double dca; 
        const double dzds; 
        const double z0; 
        const double cosPhi0; 
        const double sinPhi0; 
        const double xRelCenter; 
        const double yRelCenter; 
};
 
 
class GblDetectorLayer {
public:
        GblDetectorLayer(const std::string aName, const unsigned int aLayer,
                        const int aDim, const double thickness, Eigen::Vector3d &aCenter,
                        Eigen::Vector2d &aResolution, Eigen::Vector2d &aPrecision,
                        Eigen::Matrix3d &measTrafo, Eigen::Matrix3d &alignTrafo);
        virtual ~GblDetectorLayer();
        void print() const;
        void printMP2Constraint() const;
        unsigned int getRigidBodyGlobalLabel(const unsigned int aPar) const;
        unsigned int getLayerID() const;
        double getRadiationLength() const;
        Eigen::Vector2d getResolution() const;
        Eigen::Vector2d getPrecision() const;
        Eigen::Vector3d getCenter() const;
        Eigen::Matrix3d getMeasSystemDirs() const;
        Eigen::Matrix3d getAlignSystemDirs() const;
        GblHelixPrediction intersectWithHelix(GblSimpleHelix hlx) const;
        Eigen::Matrix<double, 3, 6> getRigidBodyDerGlobal(Eigen::Vector3d &position,
                        Eigen::Vector3d &direction) const;
        Eigen::Matrix<double, 2, 6> getRigidBodyDerLocal(Eigen::Vector3d &position,
                        Eigen::Vector3d &direction) const;
        Eigen::Matrix<double, 6, 6> getTrafoGlobalToLocal(Eigen::Vector3d &offset,
                        Eigen::Matrix3d &rotation) const;
        Eigen::Matrix<double, 6, 6> getTrafoLocalToGlobal(Eigen::Vector3d &offset,
                        Eigen::Matrix3d &rotation) const;
 
private:
        std::string name; 
        unsigned int layer; 
        unsigned int measDim; 
        double xbyx0; 
        Eigen::Vector3d center; 
        Eigen::Vector2d resolution; 
        Eigen::Vector2d precision; 
        Eigen::Vector3d udir; 
        Eigen::Vector3d vdir; 
        Eigen::Vector3d ndir; 
        Eigen::Matrix3d global2meas; 
        Eigen::Matrix3d global2align; 
        bool alignInMeasSys; 
};
 
}
#endif /* GBLUTILITIES_H_ */