本发明提供一种基于矩阵流形的稳健STAP协方差矩阵估计方法,首先利用数据间的内在结构信息,根据STAP信号模型,计算每个训练单元的正定协方差矩阵;其次,将训练样本的协方差矩阵构建成矩阵流形,并将待检测单元杂波协方差矩阵估计转换成流形上的几何质心估计问题;最后,采用total Jesen Skew散度迭代求解几何质心,获得杂波协方差矩阵的估计。本发明充分利用了数据的内在分布规律,通过构建矩阵流形,然后基于流形上的几何度量来估计协方差矩阵,具有较好的稳健性,适用于非均匀环境独立同分布训练样本不足的情况。