Lecture 11: Object Classification and Tracking in High-Energy Physics, Study notes of Advanced Data Analysis

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

第第第第第第第第第第第第

A generated event Detector records

Tracks reconstruction

第第

第第

第第第第第第

第第第第第第

• Tracks reconstruction

Track finding (Pattern

recognition)

• Assign hits for each track

Track fitting (parameters

estimation)

• Tracking parameters + error matrix

Statistical test for tracking

• Studying 



, residuals, removing

43 layers (24S +19A)

6796 sense wires

XY

= 130 m,

• P

t

/P

t

= 0.5 %(1 GeV)

dE/dx  6-7%

BESIII MDC (Tracking)

BESIII MDC (Tracking)

T

est

= TDC -T

ev

T

tof

: Time of flight A-B

T

pro

: Time of B-C

T

pmt

: Time of C-D

T

elc

: delay time at electronic

T

ev

=T

tof

+T

pro

• T

pmt

• T

elc

T

T

est

est

determination

determination

(by TOF)

(by TOF)

T

f

: Time of flight A-B

T

drift

: Time of B-C

T

wp

: Time of C-D

T

elc

: delay time at

electronic

T

est

= TDC -T

ev

T

ev

= T

f

• T

drift

• T

wp

• T

elc

T

T

est

est

determination

determination

(

(

第第第

第第第

)

)

T

T

est

est

第

第

MDC

MDC

第第第第第

第第第第第



第第第→初初初初初初



初初初初初初初初 T

est

初初



初 T

est

初初初初初 

2



初初初初初初初初初初初初初初初初

初初初初初 T

est

TOF& Fast

tracking ok?

Calculate T

est

by TOF Inf.

And MDC Fast tracking Inf.

Calculate T

est

by MDC Inf.

And Fast tracking Inf.

TOF

TOF no

MDC Fast

Tracking ok?

Calculate T

est

Only by MDC Inf.

Yes

Yes

No

Yes

Calculate T

est

by

Segment linear fit

MDC Fast

Reconstruction

Particle ID

MDC Reconstruction

Have TOF

Information?

Calculate T

est

by TOF Inf.

And MDC tracking Inf.

Calculate T

est

by MDC Inf.

And tracking Inf.

TOF NoTOF

Yes No



Maxwell’s equations, Lorentz force: F =QVxB



Charged particle moving in uniform magnetic field

(B

X

= B

Y

= 0, B

z

=C) :



3+2=5 independent parameters in total



Circle in r-φ(X-Y) plane (3 degree-of-freedom)



Straight line in r-Z plane (2 degree-of-freedom)



A reference point (3 degree-of-freedom) for track origin

B || z

第第第第第第第

第第第第第第第 B

B

第第第第

第第第第

 Describing a track: 5 parameters for a helix, 3

parameters for a reference point

 2 第第第第 x-y 第第 (d



) 第 z 第第第 (d

z

), 第第第第第第第第第第第第第第第第第第

 1 第第 xy 第第第第第第第第第第第 (  ) 第 1 第第第第第第 xy 第第第第第第 ( 



) 第

1 第第第 z 第第第第第第第第第第 (  )



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第第第第第

第第第第第 helix

helix

第

第

Local methods 第第第第

第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第



Track following



Track roads method



Track elements



Kalman filter

method

Global methods 第第第第第第第

第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第第第第第“第第第”第第第第第第第第第第第第第

第



Template matching



Histogram method

(Hough transformation)



Neural Net (NN)

method

Methods of track finding

Methods of track finding

其其其其其其 , 其其其 x-y 其其其其其其其其

Data Analysis Techniques for High-Energy Physics (Second Edition)

R. Fruhwirth, M. Regler

其其其其其 BESI 其

Track following

Track following (

(

第第第第第

第第第第第

)

)

Kalman Filter method

Kalman Filter method



第第第第第第第第



第第第第第第第第第第第第第第 , 第

第第第第第 ( 第第第第第第第第 ),

第第第第第第第第



第第第第第第第第第第 , 第第第第第

第第 1, 2 第 3, 第第第 





第第第第第第第第 , 第第第第第第第

第第第第第第第



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第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第第第第



第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第第第第第第第



第第第第第第第第第第第第第第第第第

第第第第第第第第



第第第第第第第第第第“第第第”第第

第第第第第第第第第第第

其其其其其 BES2,ARGUS,

HERMES 其

Template matching

Template matching

(

(

第第第第第

第第第第第

)

)