博士论文-BESIII漂移室径迹拟合算法和GPUPWA的相关开发
文献类型：学位论文
| 作者 | 王纪科 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 毛泽普 ; 章红宇 |
| 关键词 | 北京谱仪III 主漂移室 Kalman滤波 径迹拟合 工具 软件校准 分波分析 并行计算 GPU Brook+语言 |
| 学位专业 | 粒子物理与原子核物理 |
| 中文摘要 | 主漂移室是BESIII中唯一测量带电粒子轨迹的探测器，负责精确测量带电粒子径迹的动量和位置。所以漂移室的离线数据处理软件是BESIII数据分析的重要部分，它对BESIII的物理结果产生直接的影响。; 主漂移室的离线数据处理软件主要包括事例起始时间确定，径迹寻找和径迹拟合三大部分。径迹寻找的主要任务是快速和高效率的将粒子的径迹重建出来，给出初步的粒子的径迹参数和误差矩阵。径迹拟合的主要任务是对寻迹给出来的; 粒子的径迹做进一步的精细处理，考虑各种影响径迹参数的因素。给出最优的径迹参数和误差矩阵本论文介绍了基于卡尔曼滤波方法的主漂移室径迹拟合算法，对软件算法的原理，软件包的结构、设计和开发进行了详细的描述。并且详细介绍了算法中对多次散射、能量损失和磁场不均匀性等效应对带电粒子轨迹的影响的仔细处理的; 理论和实现方法，以及对信号丝的重力下垂和信号在丝上传播时间等因素的修正。利用模拟数据和真实对撞数据对算法各种参数进行了仔细调试和优化，对软件包的性能进行了详细研究，结果证明软件包的开发和设计是合理的，性能达到; 探测器的设计指标和基本满足物理分析的要求。; BESIII事例的顶点重建基本原理是利用单径迹重建参数结合顶点产生的物理过程进行顶点的寻找和拟合，由于在单径迹拟合时(Kalman滤波径迹拟合)并不知道径迹产生的准确位置，而假设其从原点出发，并对径迹进行各种修正，这样; 对非原点出来的粒子的径迹存在"修正过多"的问题，从而给次级顶点的重建带来系统的偏差。为了解决这个问题开发了一个基于"Kalman滤波径迹拟合原理"的次级顶点重建专用的工具，通过该工具的使用可以得到指定的位于束流管内任意; 三维空间中某点处的径迹参数和误差矩阵，即能够得到更加准确的组成次级顶点的各条径迹的产生点处的径迹参数和相关的误差矩阵。从而使次级顶点的重建结果更加准确。经过数据分析检验，该工具性能可靠，消除了"修正过多"的问题，得到了更加精确的物理结果。; 为了获得精确的几何位置测量，主漂移室各个部件(例如端面板，台阶)的位置校准除了硬件校准外，还必须要进行复杂的软件校准，才能得到更好的空间分辨和动量分辨。论文描述了基于Kalman滤波方法的主漂移室软件校准算法原理、; 软件包的设计和实现。并且用直线和螺旋线径迹数据对该算法进行模拟研究，结果说明Kalman滤波方法能够比较有效的给出主漂移室的校准参数，对主漂移室进行有效的软件校准。; 分波分析是BESIII数据分析中一个重要方法，但是非常消耗CPU时间。以BESII数据样本为例，通常要花1-3年的时间才能发表一项分波分析结果。BESIII拥有是BESII的100倍的数据样本，所以采用常规的计算方法是不可能完成BESIII分波分析任务的。我们开发了利用图形卡处理单元(GPU)的计算能力和基于专门的并行计算的Brook+语言的BESIII分波分析软件框架GPUPWA，使得物理分析人员能够在该框架范围内，灵活方便的进行各种不同物理过程的分波分析研究。并且使用衰变道对该框架的各种功能模块的正确性进行详细的检查和速度的测试。初步结果显示GPUPWA的分波分析比BESII速度提; 高约100倍。 |
| 学科主题 | 粒子物理与原子核物理 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209879]  |
| 专题 | 实验物理中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王纪科. 博士论文-BESIII漂移室径迹拟合算法和GPUPWA的相关开发[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：高能物理研究所
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