良く分かっていないけど、部屋の中に鉄道模型があって、走っている。
それを深度センサーで読み取って、動きと形を3Dモデル化して、ARでそこに何かのキャラクターを乗せる。
みたいなことができるんですか?

手を振ったりしている子供を動画で撮りながら、それをさっきの鉄道模型にリアルタイムで乗せる、というのは? これは別のカメラが必要かな。
いや鉄道模型がおなじところを回っているだけなら、それをまず3D録画して、それにリアルタイムで子供の映像を乗せるのなら、別カメラ必要なさそうですね。

モーショントラッキングっていうのは、カメラを部屋の中で動かして、向きを変えても、それがどこのどちらの方向に向いているのか検出できる、ということ? 部屋の中の散らかった子供のおもちゃを記録しておいて、あとから探すことができると便利だ。

Snapdragon 652 820がTango readyというのはどいういうことでしょうか?
https://www.qualcomm.com/products/snapdragon/devices/tango
にはタイムスタンプが+/- 50 µsとか書いてあるみたいだけど。