本发明公开了一种复合光学敏感器，包括一个光学敏感器，所述复合光学敏感器还包括一个多面镜，设置于光学敏感器的光学成像镜头正上方，所述多面镜用于将入射光线反射到光学敏感器的光学成像镜头上，将光学敏感器中的图像传感器成像面，不重叠的分割为多个成像区域，虚拟出多个观测视场。本发明还同时公开了一种复合光学敏感器的实现方法，采用本发明复合光学敏感器及其实现方法，最大限度的减小了复合光学敏感器的体积和重量，降低了复合光学敏感器的功耗，并且当采用所述多个观测视场分别对恒星和近天体进行成像时，可实现自主的导航定位；当采用所述多个观测视场同时对多个视场的多颗恒星成像时，形成超大观测视场，可进行星图识别。