本发明提出一种像增强型星敏感器的多重曝光成像方法，首先将图像探测器的曝光时间展宽，然后在展宽后的曝光时间内控制像增强器N次短时间曝光，每次短曝光时间内在图像探测器上记录当前时刻的星点位置信息，直至图像探测器的曝光时间结束，此时形成的一帧星图实际上记录了星点在N个时刻的位置，通过对N个时刻位置的星点分别进行星跟踪与姿态解算，可以获得N帧姿态信息，相当于将星敏感器的姿态更新率提高N倍。本发明提出的方法大大压缩了星图像素数据量，在不增加星图帧数的情况下，提高了星敏感器的姿态更新率。此外，对于成像后能量较弱的暗星点，采用本发明方法还可以将星点多个位置的能量进行累积，有效提高暗星点的信噪比。