在第一次防衛力整備計畫（昭和33年至昭和35年，1958至1960年）之前，海上自衛隊的艦艇的火砲射控系統（Gun Fire Control System，GFCS）主要為美製MK-56（導引127mm艦砲）與MK-63（導引76mm快砲），基本上仍與二戰水平相當，仰賴人工瞄準作業，面對高速噴射戰機力不從心。在昭和30年（1955年）時，日本編列預算，打算參照當時西方先進水平的自動化、雷達追瞄射控儀，發展新一代的國產火砲射控系統，評估的參考對象包括瑞士奧利崗（Oerlikon）、荷蘭Signnal等廠商的產品，最後基於性能表現（例如精確度）、未來可發展性而選擇了奧利崗的產品，在1958年引進一套並安裝在春風號（DD-101）驅逐艦上進行測試。奧利崗這種射控系統衍生自陸地系統，使用方位上的真北以及艦體靜止時的水平面作為方位計算基準，而不像一般艦用射控系統以艦首方為、甲板水平作為基準；由於船艦在航行時不斷地橫搖與縱搖，導致這種射控系統在使用上面臨許多問題，後勤維護也有許多困難。雖然如此，奧利崗這套系統對於日本開發國產艦載射控系統仍有正面貢獻。

基於前述經驗，日本防衛廳技術研究本部在昭和33年度（1958年）開始規劃發展國產艦砲射控系統，在1959年正式設定規格與需求，並委託三菱電機開始研究。當時防衛廳技研本部對新的射控系統有以下要求：

1.能捕捉、追蹤速度900節（約1700km/hr）的高速飛行目標。

2.具備自動追蹤能力

3.結合雷達與光學瞄準

4.全面採用電力伺服機構

5.追求系統小型輕量化，以便安裝在空間有限的船艦平台上

6.精確度不低於前述從奧利崗引進的系統

基於前述需求，防衛廳技研本部、三菱機電等相關單位在1960到1964年進行了原型的研發與測試工作。原訂此系統完全要採用電子控制與伺服，但由於技術成熟度的考量，研製過程中改成比較傳統的二軸機械式平台（與奧利崗製系統相同）。此系統結合一個具有自動追蹤能力的射控雷達追蹤儀（使用拋物面反射式天線）以及一個有人式光學/電視機追蹤儀（戰位上編制一名操作人員），兩者可各自獨立運作。在1965年，第一套試作射控系統安裝在村雨級驅逐艦春風號（DD-109）上進行測試，從1965年10月20日到1966年9月28日進行三次海上測試，1966年底完成測試項目，之後獲得「68式射擊指揮裝置」（Type 68 GFCS）的制式化名稱（日後通稱為FCS-0）。

之後，海自基層部隊根據實際操作經驗，建議Type 68比照美製MK-56射控指揮儀的配置；因此，防衛廳技研本部以Type 68為基礎進行「改善型GFCS」，將操作人員增為兩人，並將原本分立的雷達與光學操作部位改為整合操作，同時也引進MK-19陀螺穩定儀來改善航行時火砲射擊命中率。在1969年，此種「改善型GFCS」在高月級驅逐艦花月 號（DD-167）上開始測試，在1972年於峰雲級驅逐艦叢雲號（DDK-118）的最後測試中成功命中標靶，通過驗收後定型稱為72式射撃指揮装置1型（FCS-1）。FCS-1總共有23個機構部位（計算電容器）；進行射擊指揮時，射控系統將雷達中心對準目標，同時間計算目標的方位、俯仰角以及距離。FCS-1的雷達採用單脈衝技術（而不是圓錐掃描），接收天線由四個角度不同的喇叭狀天線構成，比較單一回波抵達四個天線的時間差，計算出目標的方位。

FCS-1總共生產34套來裝備日本海自的艦艇，有FCS-1A/B兩種衍生型，FCS-1A用來指揮127mm艦砲，裝備於高月級驅逐艦、榛名級與白根級直昇機驅逐艦、 前兩艘太刀風級飛彈驅逐艦（DDG-168、169）；FCS-1B用於指揮76mm快砲，裝備於兩艘峰雲級驅逐艦（DDK-117、118）、後三艘山雲級驅逐艦（DDK-119~121）、筑後級/天鹽級護航驅逐艦、三浦級輸送艦、宗谷號佈雷艦（MMC-951）等。

FCS-1的雷達天線直徑約1.8m，雷達接收端信噪比38dB，能360度水平尋轉，天線垂直俯仰範圍-5~+85度，探測精確度在20yd以內（18m），最大波束角5度以內（平均2度以內），天線重約1200kg。

1967年以色列艾拉特號驅逐艦被埃及飛彈快艇以P-15反艦飛彈擊沈的事件之後，如何防禦反艦飛彈成為西方海軍界的當務之急。當時日本在昭和42至46年度（1967~1971年）的「第三次防衛力整備計畫」中開始納入反艦飛彈防禦項目，打算從昭和47到51年度（1972~1976年）的「第四次防衛力整備計畫」中正式引進。

當時日本要求「小型射撃指揮装置」具有以下特正：

1.能自動探測、捕捉、追蹤反艦飛彈這類小型高速目標

2.能同時接戰多個目標

3.能整合不同的武器系統，包括新型35mm、40mm機砲等，而不像過去每種武器都需要個別的專屬射控系統。

在昭和45年度（1970年），防衛廳正式著手進行「小型射撃指揮装置」項目，當時規劃在1970年進行研究，1971~1972年度製造原型，1973年度進行陸上測試，1974到1975年進行海上測試，隨後就投入服役。在研製初期，研發團隊遇到系統體積重量過大、追蹤雷達精確度不足、伺服機構動作不夠精確等問題，導致整個計畫進度延後一年。在1974年，「小型射撃指揮装置」原型進行地面測試，1975年安裝在峰雲級驅逐艦叢雲 號（DDK-118）展開海上測試（拆除後方第二旋轉基座上的MK-63火砲射控儀來安裝），測試時又發現雷達發射機出問題，原因是日本國產行波管絕緣不佳，射頻信號輸入放大器之後整個雷達動作不如預期，又花了半年時間解決這些問題；為此，相關技術測試持續到1976年，測試評估作業也延後到1978年。原本日本海自打算在昭和50年（1975年）編列的白根級直昇機驅逐艦上使用此種新型射控系統（配合海麻雀防空飛彈），由於這些延誤，使得海自只能購買荷蘭信號（HAS）的WM-25射控系統來裝備白根級。在海上測試中，新系統也發生在冬季較差海象下，雷達容易受到海面雜波干擾，難以有效追蹤低飛的小型目標；為此，研發團隊引進使用都卜勒信號處理的移動目標追蹤（Moving Target Tracker，MTT）、移動目標指示（Moving Target Indication，MTI）等技術。其他的努力方向包括減低系統體積重量、增強電子反反制（ECCM）能力等。在昭和53年度（1978年），「小型射撃指揮装置」展開新一輪測試，雖然前述問題獲得解決，但測試顯示其射擊控制精確度以及彈著觀測精確度仍無法達到要求。為了克服這些問題，日本在1978年2月集結海自實用實驗隊司令下轄的關東地方技術研究本部、海上幕僚監部實施部隊、三菱電機的鎌倉製作所組成團隊，在官方、民間通力合作下，最後終於克服難關，在同年8月完成對空實戰測試，10月完成海上技術測試，在1979年3月終於完成所有測試驗證項目，並獲得「81式射撃指揮装置」（FCS-2）的制式型號。

FCS-2原型

FCS-2原型雷達採用一個兼具搜索/追蹤與射控能力的天線組，包括一具旋轉搜索雷達（位於下層）以及一具使用卡賽格林聚焦天線的追蹤雷達（位於上層），天線旋轉基座具有雙軸穩定功能，而整個搜索/追蹤天線組裝置在一個鐘型天線外罩內，減低海風、海浪、雨水、鹽分對天線造成的損害。下方的搜索雷達採用一具長方形天線，轉速為60轉/分，能同時進行近程空域警戒以及目標追蹤工作；而一旦決定展開攻擊，就轉交給上層的追蹤雷達進行射控工作。搜索與追蹤雷達共用一部X(I)頻發射機，包括正交功率放大電子管（Cross Power Amplifier Tube ）、行波管（Traveling Wave Tube ，TWT），具備可變頻率能力（ Frequency Variable Capability，F/A） ，並在研製過程中加入MTT、MTI、都卜勒信號處理器等單元來提高抗干擾能力。在搜索階段，發射機所有的功率都提供給下層的搜索雷達；一旦偵測到目標並展開精確鎖定，上層追蹤雷達就獲得60%的功率（搜索雷達仍獲得40%的功率）。與FCS-1相同，FCS-2的追蹤雷達也使用單脈衝探測技術。FCS-2後端引進數位計算機來處理信號，定址為16位元；透過分時處理技術，一套FCS-2能同時精確追蹤並接戰兩個目標。

除了雷達之外，FCS-2也結合了光電系統，在需要目視確認或緊急狀況（雷達故障或遭到電子干擾）時使用，包括電視攝影機、光學瞄準儀等。

FCS-2-12

在叢雲號上的測試階段，FCS-2用來導引艦上76mm快砲射擊空中目標。而隨後真正被日本海自制式化大量採用的是FCS-2-12，主要是納入海麻雀防空飛彈的射控能力。1960年代後期艾拉特號遇襲事件後，美國海軍開始規劃以海麻雀防空飛彈（RIM-7，以空用的AIM-7空對空飛彈飛彈衍生而來）為基礎，發展自動化的短程防空飛彈系統，並且邀請盟國加入海麻雀飛彈的研製與使用集團。當時美國、荷蘭信號（HAS）等都配合海麻雀防空飛彈而研發相對應的自動化雷達射控系統，而日本開發的版本就是基於FCS-2的FCS-2-12。FCS-2-12兼具導引防空飛彈與火砲的能力，被稱為「高配置」（High Type）版本。

為了配合海麻雀防空飛彈的照射工作，FCS-2-12的雷達發射機結合一具符合北約標準的MK73連續波（Continuous Wave ）發射器。FCS-2-12的光電系統也經過改進，再增加雷射測距儀器，其電視攝影機也具備自動追蹤能力。FCS-2-12的方位盤（旋轉基座）是DIR-2-12，光學瞄準儀是OPT-2-12。FCS-2-12的後端控制電腦換成美製AN/UYK-20中型電腦。除了透過本身雷達、光電系統獲得目標外，FCS-2-12也與艦上作戰資訊系統整合，能獲得作戰系統或數位資料鏈傳來的目標資訊。

使用FCS-2-12的艦艇包括初雪級驅逐艦、朝霧級驅逐艦、兩艘經過FRAM改良的高月級驅逐艦（DD-164、165）、經過FRAM改良的榛名級直昇機驅逐艦等；而原本完工時來不及裝備FCS-2的白根級，在2000年代也將WM-25射控雷達拆除換成FCS-2-12（來自於除役的高月級驅逐艦DD-164與DD-165）。

CS-2-12的搜索雷達天線尺寸為1.5m x 0.45m，追蹤雷達的直徑約1m；搜索雷達的俯仰範圍是-1~+30度，追蹤雷達俯仰範圍-1~+85度，對雷達截面積1平方公尺的目標的探測距離約30km，探測高度約15km。

FCS-2-2系列

相較於可以單獨導控防空飛彈的FCS-2-12，配置較為簡化的版本稱為FCS-2-2系列，又稱為「低配置」（Low type）版。FCS-2-2省略了獨立的搜索雷達，只具有追蹤雷達，並且省略了天線罩，而雷達發射機則改為電磁管（magnetron）形式。此外，FCS-2-2改用電子穩定機制，取代了先前日本國產艦砲射控系統如FCS-0/1、FCS-2原型以及FCS-2-12的雙軸機械式穩定系統。因應火砲射控的需求，FCS-2-2增加了利用電視攝影機追蹤目標的模式。

FCS-2-2系列第一種實用化型號為FCS-2-21A，沿用與FCS-2原型雷達相同的卡賽格林反射式天線，裝備於初雪級驅逐艦上 ；由於初雪級另外配備具有搜索能力的FCS-2-12，因此FCS-2-21A只需要擔負火控照射工作。而石狩號、夕張級護航驅逐艦配備的FCS-2-21B則兼具搜索能力，以被動相位陣列（Passive Phased Array，PESA）天線取代原本的卡賽格林反射式天線，使波束能在垂直軸向掃描（石狩號、夕張級沒有FCS-2-12，因此FCS-2-21B需要具有搜索能力）。太刀風級飛彈驅逐艦三號艦（DDG-170）以及首艘旗風級飛彈驅逐艦（DDG-171）使用FCS-2-21C射控系統（太刀風級的前兩艘則使用FCS-1A），天津風號（DDG-163）飛彈驅逐艦在1982年以FCS-2-21D射控系統取代艦上原本的MK-63 mod14火砲射控系統。阿武隈護航驅逐艦使用FCS-2-22C~E射控系統。先前在FCS-2開發階段作為海上搭載平台的叢雲號（DDK-118）在日後以FCS-2-21E替代了原本安裝的原型FCS-2系統。

隨後改良的FCS-2-22（使用PESA天線）增加了追蹤目標的角度-21度到+82度，從而具備了在天頂方向追蹤的能力；朝霧級驅逐艦使用FCS-2-22A，旗風級飛彈驅逐艦的二號艦（DDG-172）使用FCS-2-22B。FCS-2-23則新增了導控ESSM防空飛彈的射控功能 ，後四艘朝霧級（DD-155~158）改良時將FCS-2-22升級到FCS-2-23。

FCS-2-31則是FC-2的最新版本（使用PESA天線），兼具控制火砲、海麻雀防空飛彈的能力，其基座型號為DIR 2-31。FCS-2-31結合雷射測距儀、紅外線熱影像儀、電視攝影機等。FCS-2-31裝備於村雨級驅逐艦（FCS-2-31A）、高波級驅逐艦（FCS-2-31B）、隼級飛彈快艇（FCS-2-31C）等。